Жыныстық көбею кезінде екі гаметаның (жыныс жасушаларының) қосылуы нәтижесінде жаңа организм пайда болатынын бәрі біледі. Гаметогенез немесе генеративті жасушалардың түзілуі мейоз деп аталатын белгілі бір бөліну арқылы жүреді. Бұл процестің мәні неде, оның қандай кезеңдері бар, біз осы мақалада айтамыз.
Біраз жалпы білім
Біздің планетамыздағы гетеросексуалды организмдердің көпшілігі үшін жыныстық көбею тән. Бұл жағдайда гаметаларда гаплоидты (n) деп аталатын жарты хромосома жиынтығы болады. Гаметалардың қосылуы нәтижесінде зигота түзіліп, онда диплоидия қалпына келеді және хромосомалар жиынтығы 2n деп белгіленеді, бұл мейоздың мәні (қысқаша).
Мысалы, Дрозофилада (жеміс шыбыны) небәрі 4 хромосома бар - бұл диплоидты жиынтық. Оның ядросындағы гаметалар тек 2 хромосомадан тұрады. Адамда ядродағы әрбір жасушада 46 хромосома, ал гаметаларда (жұмыртқа мен сперматозоид) әрқайсысында 23 хромосома болады.
Бірақжыныстық көбею кезінде диплоидияның қалпына келуі мейоздың мәні неде болатынының аз ғана бөлігі болып табылады.
Хромосомалар және хроматидтер
Келесі материалды түсіну үшін екеуінің арасындағы айырмашылықты түсіну маңызды.
Хромосомалар (белгілеу n пайдаланылады) генетикалық материалды тасымалдаушылар деп аталады, бірақ бұл жай ғана бұл ДНҚ молекулалары (дезоксирибонуклеин қышқылы), көбейетін спиральданған және эукариот жасушаларының ядросында орналасқан (мембраналық қабықшасы бар ядросы бар)) организмдер. Біз оларды оқулықтар мен анықтамалықтарда көруге үйренген пішінде (жоғарыдағы фотосуретте адам хромосомалары көрсетілген), олар тек интерфаза кезінде, жасуша бөлінуіне дейін, олар екі еселенген кезде ғана байқалады.
Бірақ хроматидтер (белгіленген) - бұл хромосоманың құрылымдық бөлігі ғана, ол жасуша бөлінуіне дейінгі интерфазада репликация (екі еселену) процесінен өткен. Хроматид – осы сәтте арнайы тарылту (центромера) арқылы қосылған ДНҚ екі көшірмесінің бірі.
Екі хроматидтер центромера арқылы қосылған болса, олар апалы хроматидтер деп аталады. Жасушалардың жыныстық бөлінуі (мейоз) кезінде ғана олар тұқым қуалайтын материалдың тәуелсіз бірліктерін ажыратады және көрсетеді, ал егер олардың арасында кроссинг-овер болса (бұл туралы кейінірек), онда олар гендер тізбегінде өзгерістерге ұшырады.
Барлық хромосомалар бір гомологтық (бірдей) жұптың ішінде пішіні мен өлшемі бойынша әртүрлі. Бір түрдің жасушаларындағы хромосомалардың барлық жиынтығы кариотип деп аталады. Сонымен, адамдарда кариотип 46 хромосома,оның 22 жұбы гомологтық немесе аутосомалар, 23 жұбы жыныстық хромосомалар (Х және У). Адамның гаметаларында (сперматозоид және жұмыртқа) хромосомалардың жарты (гаплоидты) жиынтығы бар – 23 аутосома және 1 жыныстық хромосома (Х немесе У).
Тек мейоз гаметалардағы мұндай жиынтықты қамтамасыз етеді.
Жасушаның арнайы бөлінуі
Жыныс жасушаларының түзілуімен спецификалық бөліну – мейоз (грек сөзінен шыққан Μείωσις, қысқару деген мағынаны білдіреді) жасушаның қатарынан екі бөлінуінің жиынтығы, нәтижесінде ядро екі рет, ал хромосомалар тек бір рет бөлінеді.. Осыған байланысты гаметалардағы хромосома жиынтығының екі есе азаюы (азаюы) жүреді, олар біріктірілгенде зиготаның диплоидтылығын қалпына келтіреді. Бұл оның биологиялық маңыздылығы.
Мейоз (оның фазалары) барлық тірі организмдерде бірдей жүреді:
- Бірінші бөліну (қысқару), одан кейін хромосомалардың саны екі есе азаяды.
- Екінші бөліну (теңдеу) жай бөліну (митоз) түрінде жүреді. Оны нивелирлеу деп те атайды.
Бірінші мейоздық бөліну
Ядрода жасушаны бөлінуге (интерфазаға) дайындау кезінде хромосомалар саны екі есе артады (4 n болады), бұл жай бөліну (митоз) арқылы бөлінетін жасушаларға тән. Гаметалардың прекурсорларының жасушаларында (адамда, сперматоциттерде және ооциттерде) мұндай екі еселену интерфазада болмайды және жасуша 2n хромосома жиынтығымен мейозды бастайды және өтеді.келесі қадамдар:
- Профаза I. Бұл кезеңде хромосомалардың тығыздығы және бір-біріне жақындауы. Гомологты хромосомалардың (бір жұп) конъюгациясы (адгезиясы) жүреді, оның барысында кроссинг-over жүреді. Бұл процесс тек мейозға тән (мәні неде, біз төменде сипаттаймыз). Содан кейін хромосомалар бөлініп, жасуша ядросының қабығы бұзылып, бөліну шыбығы қалыптаса бастайды.
- Метафаза I. Шпиндельді талшықтар хромосомалардың центромерлеріне бекітіледі және олардың өзі бір түзудің бойында емес (митоздағыдай) бір-біріне қарама-қарсы бөліну экваторының бойында орналасады.
- Анафаза I. Шпиндельді жіптер хромосомаларды полюстерге дейін созады. Қысқаша айтқанда, мейоздың мәні мен мәні бөлінудің осы фазасында жатыр – полюстерде n хромосома бар.
- Телофаза I. Бұл кезеңде ядролық қабықшалар түзіледі. Жануарлар мен кейбір өсімдіктерде цитоплазманың одан әрі бөлінуі жүреді және екі аналық жасуша түзіледі.
Түзілген жасушалар интерфазаға өтеді, ол өте қысқа немесе жоқ.
Екінші мейоздық бөліну
Мейоз II бірдей фазалардан тұрады:
- Профаза II. Хромосомалар тығыздалады, ядролық мембраналар жойылып, бөліну шпиндельдері пайда бола бастайды (жоғарыдағы фото).
- ІІ метафаза кезінде шпиндельдің түзілуі жалғасады және хромосомалар бөліну экваторының бойында орналасады.
- Анафаза II. Хромосомалар жасушаның полюстеріне дейін созылған (төмендегі сурет).
- Телофаза II. Ядролық мембраналар түзіледі, цитоплазма арасында бөлінедіекі ұяшық.
Бұл бөліну кезінде хромосомалардың саны өзгермейді, бірақ олардың әрқайсысы тек бір хроматидтен (құрылымдық бірлік) тұрады. Бұл II мейоздың мәні. Жасушалар әрқайсысында (n) хромосомалардың гаплоидты жиынтығымен түзіледі.
Мейоздың биологиялық маңызы
Бұл не екені белгілі болды:
- Мейоз – жыныстық көбеюге тән түрдің кариотипінің (хромосомалар санының) тұрақтылығын қамтамасыз ететін тамаша механизм.
- Мейоздың екі қатарынан бөлінуіне байланысты гаметалардағы хромосомалардың саны гаплоидты болады және бастапқы диплоидты кариотиппен зигота түзе отырып, біріктірілгенде (ұрықтанғанда) диплоидияны қалпына келтіру қисынды болады.
- Ағзалардың өзгергіштік сияқты қасиетін беретін мейоз. I профазада – кроссинг-over, ал анафаза I – әртүрлі гендері бар гомологтық хромосомалардың әртүрлі гаметаларда аяқталуы мүмкін болғандықтан.
Кроссовер дегеніміз не
Мейоздың I профазасына оралайық. Дәл осы сәтте, гомологиялық хромосомалар жақындап, бір-біріне жабысып қалған кезде, олардың арасында кез келген учаскенің алмасуы орын алуы мүмкін. Дәл осы алмасу кроссинг-over деп аталады, ол ағылшын тілінен сөзбе-сөз аударғанда (crossing over) кесіп өту немесе өту дегенді білдіреді.
Басқаша айтқанда, хромосоманың бір бөлігі сол жұптағы басқа хромосоманың бірдей бөлігімен орындарын ауыстыра алады. Бұл механизм организмдердің рекомбинативті генетикалық өзгергіштігін қамтамасыз етеді. араластыругендер бір түрдегі биоәртүрліліктің артуына әкеледі.
Тіршілік циклі және мейоз
Мейоздың өмірлік циклінің қай кезеңіне байланысты биологияда мейоздың үш түрі бар:
- Бастапқы (зигота) зиготадағы ұрықтандырудан кейін бірден пайда болады. Мейоздың бұл түрі өмірлік циклде гаплоидты фаза басым болатын организмдерге тән. Бұл саңырауқұлақтар (аскомицеттер және базидомицеттер), кейбір балдырлар (хламидомонадтар), қарапайымдылар (sporozoa).
- Аралық (споралық) мейоз диплоидты және гаплоидты формалардың біркелкі кезектесуімен организмдерде споралардың түзілуі кезінде жүреді. Бұл жоғары сатыдағы споралар (мүк, шоқ мүк, қырықбуын, папоротник), гимносперм және ангиосперм. Жануарлар арасында мейоздың бұл түрі теңіз қарапайымдыларына тән.
- Соңғы (гаметикалық) мейоз барлық көпжасушалы жануарларға, фукус теңіз балдырларына және кейбір қарапайымдыларға (кірпікшелілерге) тән. Бұл организмдерде өмірлік циклде диплоидты фаза басым болады, тек гаметаларда хромосомалардың гаплоидты жиынтығы болады.
Қорытынды
Оқушылар мейоздың мәнімен 6-сыныпта қарапайымдыларды, балдырларды оқып, өсімдіктер биологиясын оқуға көшкенде танысады. Жалпы биологияның бұл негізгі тұжырымдамасы және жыныс жасушаларының (гаметалар) қалыптасу механизмдері планетамыздағы барлық тіршіліктің ортақтығын түсінуге, өсімдіктер мен жануарлардың әртүрлі өмірлік циклдерін түсінуге мүмкіндік береді.
Сонымен қатар, бізде болуы керек мейозHomo sapiens биологиялық түрінің түр ішілік алуан түрлілігіне ризашылығын білдіреді. Келесі сыныптарда биологияны оқу барысында оқушылар жыныстық бөліну фазаларын, ал генетикамен танысқанда тұқымқуалаушылық пен өзгергіштік заңдылықтарын оқуды жалғастырады.
Жасушалардың әртүрлі бөліну механизмдерін зерттеу Күн жүйесінің бір ғана планетасында миллиардтаған жылдар бойы эволюция барысында қалыптасқан табиғат заңдылықтарының бірегейлігі мен орындылығын түсінуге мүмкіндік береді. Оның үстіне біз дүниеге келгеніміз бақытты болды.
