Передача наследственной информации при половом размножении - Основы генетики

Наследственность - это присущее всем организмам свойство обеспечивать в ряду поколений преемственность признаков и особенностей развития, то есть морфологической, физиологической и биохимической организации живых существ и характера их индивидуального развития (онтогенеза). Процессы расщепления и рекомбинации генов осуществляются благодаря половому размножению, когда любое наследственное изменение может распространиться на всю популяцию данного вида. Половое размножение объединяет генетический материал двух особей, что ускоряет процесс эволюции. При половом размножении в результате слияния раздельных наследственных факторов возникает защита от действия вредных мутаций.

Передача наследственной информации при половом размножении происходит в результате мейоза, или редукционного деления (рис. 1).

схема мейоза

Рис.1. Схема мейоза

Так как при оплодотворении объединяются материнский и отцовский наборы хромосом, уменьшение их числа вдвое при образовании гамет биологически необходимо. Этот процесс осуществляется во время мейоза. Мейоз состоит из двух быстро следующих друг за другом делений клеток. Одно из них редукционное (первое мейотическое деление), при котором число хромосом уменьшается в 2 раза; второе - эквационное (второе мейотическое деление), протекающее так же, как и митоз. Каждое из этих делений состоит из 4х фаз: профазы, метафазы, анафазы, телофазы.

Наиболее сложно протекает профаза первого деления. Она делится на пять последовательных стадий: лептонему, зигонему, пахинему, диплонему и диакинез.

В лептонеме размер ядра увеличивается, хромосомы имеют вид длинных тонких деспирализированных нитей, каждая из которых состоит из двух хроматид. В стадии зигонемы наблюдается конъюгация хромосом, состоящая в том, что парные (гомологичные) хромосомы сближаются и по всей длине соприкасаются участками друг с другом. Конъюгация хромосом контролируется генетической системой, усиливающей или ослабляющей спаривание. В стадии пахинемы конъюгирующие хромосомы образуют сдвоенные пары - биваленты. Каждый бивалент состоит из четырех хроматид. Во время диплонемы хроматиды в спаренных гомологичных хромосомах начинают расходиться. В это время хорошо наблюдается перекрест парных хромосом, во время которого происходит обмен их гомологичными участками (кроссинговер). В диакинезе хромосомы благодаря спирализации утолщаютя и укорачиваются, разрушается оболочка ядра, и наступает вторая стадия первого деления - метафаза, когда спаренные хромосомы, состоящие из четырех хроматид, располагаются в плоскости экватора веретена деления.

В анафазе спаренные гомологичные хромосомы, каждая из которых состоит из двух тесно связанных между собой хроматид, расходятся. Такие хромосомы называют диадами. К каждому полюсу отходит одна из хромосом каждой пары. Следовательно, в каждую вновь образовавшуюся клетку попадает половина хромосом материнской клетки, то есть происходит редукция (уменьшение) числа хромосом.

Распределение хромосом по дочерним клеткам при редукционном делении случайное: из каждой пары гомологичных хромосом любая может попасть либо в одну, либо в другую клетку.

Сразу же после первого деления и короткой телофазы наступает интерфаза. В нее хромосомы уже вступают удвоенными. Удвоение (редупликация) произошло еще перед первым делением (в интерфазе, предшествовавшей профазе первого деления). Вслед за этим наступает второе деление мейоза. Оно проходит по типу митоза, повторяя все его фазы.

При оплодотворении гаметы, имеющие гаплоидный набор хромосом, сливаются и образуется зигота, которая уже имеет диплоидный набор хромосом, свойственный особям данного вида. В конце мейоза образовавшаяся клетка имеет опять гаплоидный набор хромосом, при этом имеет новое сочетание генов по сравнению с гаметами, давшими начало данному организму. Возможность перекомбинации генов в образующихся гаметах практически бесконечна благодаря кроссинговеру (перекресту хромосом).

Таким образом, две парные хромосомы в результате перекреста и последующего разрыва обмениваются гомологичными участками. И гены, которые были в одной хромосоме, оказываются в разных хромосомах и попадают в разные гаметы, соответственно новая особь имеет отличный от родительской особи набор генов, то есть наследственной информации.

Гомологичные хромосомы (парные, гены которых в соответствующих (идентичных) локусах представляют собой аллельные гены -- аллели, то есть кодируют одни и те же белки или РНК) могут претерпевать скручивание и перекрест в нескольких местах. Чем в большем числе точек происходит кроссинговер, тем сильнее возрастает рекомбинация генов.

Из этого следует, что мейоз является механизмом, поддерживающим видовое постоянство числа хромосом; обеспечивает генетическую разнородность гамет благодаря случайной перекомбинации материнских и отцовских хромосом; вызывает образование хромосом нового генетического состава благодаря обмену участками гомологичных материнских и отцовских хромосом.

Похожие статьи




Передача наследственной информации при половом размножении - Основы генетики

Предыдущая | Следующая