Ogni divisione meiotica ha 4 fasi. Breve descrizione delle fasi e dello schema della divisione cellulare attraverso la meiosi

Questo processo importante in termini evolutivi, che consente agli organismi di creare popolazioni diverse in risposta ai cambiamenti ambiente. Senza comprendere il significato della meiosi, è impossibile approfondire lo studio di rami della biologia come la selezione, la genetica e l’ecologia.

Cos'è la meiosi

Questo metodo di divisione è caratteristico della formazione dei gameti negli animali, nelle piante e nei funghi. Come risultato della meiosi, si formano cellule che hanno insieme aploide cromosomi, chiamati anche cellule sessuali.

A differenza di un'altra variante della moltiplicazione cellulare - la mitosi, in cui il numero di cromosomi degli individui figli è caratteristico di quello della madre, con la meiosi il numero di cromosomi viene dimezzato. Ciò avviene in due fasi: meiosi 1 e meiosi 2. La prima parte del processo è simile alla mitosi: prima di essa, il DNA raddoppia e il numero di cromosomi aumenta. Poi arriva la divisione di riduzione. Di conseguenza, si formano cellule con un insieme di cromosomi aploidi (anziché diploidi).

Concetti basilari

Per capire cos'è la meiosi, è necessario ricordare le definizioni di alcuni concetti per non ritornarci più tardi.

Un cromosoma è una struttura nel nucleo cellulare che è di natura nucleoproteica e concentra la maggior parte delle informazioni ereditarie.
Le cellule somatiche e germinali sono cellule del corpo che hanno un diverso insieme di cromosomi. Normalmente (esclusi i poliploidi), le cellule somatiche sono diploidi (2n) e le cellule sessuali sono aploidi (n). Quando due cellule germinali si fondono, si forma una cellula somatica a tutti gli effetti.
Un centromero è una sezione di un cromosoma responsabile dell'espressione genica e che collega i cromatidi tra loro.
Telomeri: le sezioni terminali dei cromosomi, si esibiscono funzione protettiva.
La mitosi è un metodo per dividere le cellule somatiche, creando copie identiche ad esse nel processo.
L'eucromatina e l'eterocromatina sono aree di cromatina nel nucleo. Il primo mantiene uno stato despiralizzato, il secondo è spiralizzato.

Fasi del processo

La meiosi di una cellula consiste di due divisioni successive.

Prima divisione. Durante la profase 1 i cromosomi possono essere visti anche al microscopio ottico. La struttura di un doppio cromosoma è costituita da due cromatidi e centromeri. Si verifica la spiralizzazione e, di conseguenza, l'accorciamento dei cromatidi nel cromosoma. La meiosi inizia con la metafase 1. Si trovano i cromosomi omologhi piano equatoriale cellule. Questo è chiamato allineamento dei cromatidi tetradi (bivalenti) con i cromatidi. In questo momento si verificano i processi di coniugazione e crossover, descritti di seguito. Durante queste azioni, i telomeri spesso si incrociano e si sovrappongono. La membrana nucleare comincia a disintegrarsi, il nucleolo scompare e diventano visibili i filamenti del fuso. Durante l'anafase 1, interi cromosomi, costituiti da due cromatidi, si spostano verso i poli e in modo casuale.

Come risultato della prima divisione nella fase telofase 1, si formano due cellule con un unico set di DNA (a differenza della mitosi, le cui cellule figlie sono diploidi). L'interfase è di breve durata perché non richiede il raddoppio del DNA.

Nella seconda divisione nello stadio metafase 2, un cromosoma (di due cromatidi) si sposta nella parte equatoriale della cellula, formando una placca metafase. Il centromero di ciascun cromosoma si divide e i cromatidi si spostano verso i poli. Nella fase telofase di questa divisione si formano due cellule, ciascuna contenente un insieme aploide di cromosomi. Inizia l'interfase normale.

Coniugazione e incrocio

La coniugazione è il processo di fusione dei cromosomi omologhi e l'incrocio è lo scambio di sezioni corrispondenti di cromosomi omologhi (inizia nella profase della prima divisione, termina nella metafase 1 o anafase 1 quando i cromosomi divergono). Questi sono due processi correlati coinvolti nell'ulteriore ricombinazione del materiale genetico. Pertanto, i cromosomi nelle cellule aploidi non sono simili a quelli della cellula materna, ma esistono già con delle sostituzioni.

Diversità dei gameti

I gameti formati durante il processo di meiosi non sono omologhi tra loro. I cromosomi si disperdono nelle cellule figlie indipendentemente l'uno dall'altro, quindi possono portare una varietà di alleli alla futura prole. Consideriamo il problema classico più semplice: determiniamo i tipi di gameti formati nell'organismo genitore secondo due segni semplici. Immaginiamo un genitore dagli occhi scuri e dai capelli scuri, eterozigote per queste caratteristiche. La formula allelica che lo caratterizza sarà simile a AaBb. Le cellule sessuali avranno vista successiva: AB, Ab, AB, AB. Sono quattro tipi. Naturalmente, il numero di alleli in un organismo vivente con molte caratteristiche sarà molte volte più alto, il che significa che ci saranno molte più varianti della diversità dei gameti. Questi processi sono potenziati dalla coniugazione e dall'incrocio che si verificano durante la divisione.

Ci sono errori nella replicazione e nella segregazione dei cromosomi. Ciò porta alla formazione di gameti difettosi. Normalmente, tali cellule dovrebbero subire l'apoptosi (morte cellulare), ma a volte si fondono con un'altra cellula germinale, formando nuovo organismo. Ad esempio, è così che si forma la malattia di Down negli esseri umani, associata a un cromosoma in più.

Va detto che le cellule germinali formate in diversi organismi subiscono un ulteriore sviluppo. Ad esempio, in una persona, da una cellula madre si formano quattro spermatozoi uguali: come nella meiosi classica, cosa sia un uovo è un po' più difficile da capire. Da quattro cellule potenzialmente identiche si formano un uovo e tre corpi di riduzione.

Meiosi: significato biologico

È chiaro il motivo per cui il numero di cromosomi in una cellula diminuisce durante il processo di meiosi: se questo meccanismo non esistesse, con la fusione di due cellule germinali si avrebbe un aumento costante del set cromosomico. Grazie alla divisione di riduzione, durante il processo di riproduzione, dalla fusione di due gameti emerge una cellula diploide a tutti gli effetti. Pertanto, vengono mantenute la costanza della specie e la stabilità del suo corredo cromosomico.

Metà del DNA dell'organismo figlia conterrà informazioni genetiche materne e metà paterne.

I meccanismi della meiosi sono alla base della sterilità degli ibridi interspecifici. A causa del fatto che le cellule di tali organismi contengono cromosomi di due specie, durante la metafase 1 non possono entrare nella coniugazione e il processo di formazione delle cellule germinali viene interrotto. Gli ibridi fertili sono possibili solo tra specie strettamente imparentate. Nel caso degli organismi poliploidi (ad esempio molte piante agricole), nelle cellule con un insieme uniforme di cromosomi (ottoploidi, tetraploidi), i cromosomi divergono come nella meiosi classica. Nel caso dei triploidi, i cromatidi si formano in modo non uniforme e il rischio di ottenere gameti difettosi è elevato. Queste piante si propagano vegetativamente.

Pertanto, capire cos'è la meiosi è una questione fondamentale in biologia. I processi di riproduzione sessuale, l'accumulo di mutazioni casuali e la loro trasmissione alla prole sono alla base della variabilità ereditaria e della selezione indefinita. La selezione moderna si forma sulla base di questi meccanismi.

Varianti della meiosi

La variante considerata della divisione nella meiosi è caratteristica principalmente degli organismi multicellulari. Nei protozoi il meccanismo sembra leggermente diverso. Durante questo processo avviene una divisione meiotica e di conseguenza cambia anche la fase di attraversamento. Questo meccanismo è considerato più primitivo. È servito come base per la divisione delle cellule aploidi di animali, piante e funghi moderni, che avviene in due fasi e garantisce una migliore ricombinazione del materiale genetico.

Differenze tra meiosi e mitosi

Per riassumere le differenze tra questi due tipi di divisione, va sottolineata la ploidia delle cellule figlie. Se durante la mitosi la quantità di DNA e cromosomi in entrambe le generazioni è la stessa: diploide, nella meiosi si formano cellule aploidi. In questo caso, come risultato del primo processo, si formano due e, come risultato del secondo, si formano quattro celle. Nella mitosi non vi è alcun incrocio. Varia e significato biologico queste divisioni. Se lo scopo della meiosi è la formazione delle cellule germinali e la loro successiva fusione organismi diversi, cioè la ricombinazione del materiale genetico nel corso delle generazioni, lo scopo della mitosi è mantenere la stabilità dei tessuti e l'integrità dell'organismo.

Formazione di cellule germinali specializzate, o gameti, da cellule staminali indifferenziate.

Con una diminuzione del numero di cromosomi a seguito della meiosi, nel ciclo di vita si verifica una transizione dalla fase diploide alla fase aploide. Il ripristino della ploidia (transizione dalla fase aploide alla fase diploide) avviene come risultato del processo sessuale.

A causa del fatto che nella profase del primo stadio di riduzione avviene la fusione (coniugazione) a coppie di cromosomi omologhi, il corretto corso della meiosi è possibile solo nelle cellule diploidi o anche nelle cellule poliploidi (cellule tetra-, esaploidi, ecc.). . La meiosi può verificarsi anche in cellule poliploidi dispari (cellule tri-, pentaploidi, ecc.), ma in esse, a causa dell'incapacità di garantire la fusione a coppie dei cromosomi nella profase I, si verifica una divergenza cromosomica con disturbi che mettono a repentaglio la vitalità della cellula o lo sviluppo da esso un organismo aploide multicellulare.

Lo stesso meccanismo è alla base della sterilità degli ibridi interspecifici. Poiché gli ibridi interspecifici combinano cromosomi di genitori appartenenti a specie diverse nel nucleo cellulare, i cromosomi di solito non possono entrare in coniugazione. Ciò porta a disturbi nella segregazione dei cromosomi durante la meiosi e, in definitiva, alla non vitalità delle cellule germinali o dei gameti. Alcune restrizioni sulla coniugazione dei cromosomi sono imposte anche dalle mutazioni cromosomiche (delezioni su larga scala, duplicazioni, inversioni o traslocazioni).

Fasi della meiosi

La meiosi consiste di 2 divisioni consecutive con una breve interfase tra di loro.

Profase I- la profase della prima divisione è molto complessa e si compone di 5 fasi:

Leptotene O leptonema- confezionamento dei cromosomi, condensazione del DNA con formazione di cromosomi sotto forma di fili sottili (i cromosomi vengono accorciati).
Zigotene O zigonema- avviene la coniugazione - la connessione di cromosomi omologhi con la formazione di strutture costituite da due cromosomi collegati, chiamati tetradi o bivalenti e la loro ulteriore compattazione.
Pachitena O pachinema- (la fase più lunga) incrocio (crossover), scambio di sezioni tra cromosomi omologhi; i cromosomi omologhi rimangono collegati tra loro.
Diplotena O diploma- si verifica la decondensazione parziale dei cromosomi, mentre parte del genoma può funzionare, si verificano i processi di trascrizione (formazione di RNA), traduzione (sintesi proteica); i cromosomi omologhi rimangono collegati tra loro. In alcuni animali, negli ovociti si acquisiscono i cromosomi in questa fase della profase meiotica forma caratteristica cromosomi come i pennelli della lampada.
Diacinesi- Il DNA si condensa nuovamente al massimo, i processi sintetici si fermano, la membrana nucleare si dissolve; I centrioli divergono verso i poli; i cromosomi omologhi rimangono collegati tra loro.

Alla fine della profase I, i centrioli migrano verso i poli cellulari, si formano i filamenti del fuso, la membrana nucleare e i nucleoli vengono distrutti

Metafase I- I cromosomi bivalenti si allineano lungo l'equatore della cellula.
Anafase I- i microtubuli si contraggono, i bivalenti si dividono e i cromosomi si spostano verso i poli. È importante notare che, a causa della coniugazione dei cromosomi nello zigotene, interi cromosomi, costituiti da due cromatidi ciascuno, divergono ai poli e non i singoli cromatidi, come nella mitosi.
Telofase I

La seconda divisione della meiosi segue immediatamente la prima, senza un'interfase pronunciata: non esiste un periodo S, poiché la replicazione del DNA non avviene prima della seconda divisione.

Profase II- si verifica la condensazione dei cromosomi, il centro della cellula si divide e i prodotti della sua divisione si disperdono ai poli del nucleo, la membrana nucleare viene distrutta e si forma un fuso di fissione.
Metafase II- i cromosomi univalenti (costituiti da due cromatidi ciascuno) si trovano all'“equatore” (ad uguale distanza dai “poli” del nucleo) sullo stesso piano, formando la cosiddetta placca metafase.
Anafase II-gli univalenti si dividono e i cromatidi si spostano ai poli.
Telofase II- I cromosomi despirano e appare un involucro nucleare.

Senso

Negli organismi che si riproducono sessualmente, viene impedito il raddoppio del numero di cromosomi in ogni generazione, poiché durante la formazione delle cellule germinali mediante meiosi, il numero di cromosomi viene ridotto.
La meiosi crea l'opportunità per l'emergere di nuove combinazioni di geni (variabilità combinativa), poiché si formano gameti geneticamente diversi.
Una riduzione del numero di cromosomi porta alla formazione di “gameti puri” portatori di un solo allele del locus corrispondente.
La posizione dei bivalenti della placca equatoriale del fuso nella metafase 1 e dei cromosomi nella metafase 2 è determinata in modo casuale. La successiva divergenza dei cromosomi in anafase porta alla formazione di nuove combinazioni di alleli nei gameti. La separazione indipendente dei cromosomi è alla base della terza legge di Mendel.

Appunti

Letteratura

Babynin E.V. Meccanismo molecolare della ricombinazione omologa nella meiosi: origine e significato biologico. Citologia, 2007, 49, N 3, 182-193.
Alessandro Markov. Sulla strada per risolvere il mistero della meiosi. Secondo l'articolo: Yu. F. Bogdanov. Evoluzione della meiosi negli eucarioti unicellulari e multicellulari. Aromorfosi attiva livello cellulare. Journal of General Biology, vol. 69, 2008. N. 2, marzo-aprile. Pagina 102-117
"Variazione ed evoluzione della meiosi" - Yu. F. Bogdanov, 2003
Biologia: Manuali per i candidati alle università: in 2 volumi T.1.-B63 2a ed., riveduta. e aggiuntivo - M .: RIA "New Wave": Editore Umerenkov, 2011.-500 p.

Fondazione Wikimedia. 2010.

Sinonimi:

Meiosi- Questa è la divisione delle cellule diploidi, che porta alla formazione di cellule aploidi. Cioè, da ogni coppia di cromosomi omologhi della cellula madre, solo un cromosoma finisce nelle cellule figlie. La meiosi è alla base della formazione delle cellule germinali: i gameti. Come risultato della fusione dei gameti maschili e femminili, l'insieme diploide viene ripristinato. Pertanto, uno dei significati importanti della meiosi è garantire la costanza del numero di cromosomi in una specie durante la riproduzione sessuale.

In una cellula che inizia la divisione meiotica, la duplicazione (replicazione) dei cromosomi è già avvenuta, proprio come avviene nell'interfase della mitosi. Quindi ogni cromosoma è costituito da due cromatidi e il numero di cromosomi è diploide. Cioè, in termini di quantità di informazioni genetiche, le cellule che entrano nella mitosi e nella meiosi sono le stesse.

A differenza della mitosi, la meiosi avviene in due divisioni. Come risultato della prima divisione, i cromosomi omologhi di ciascuna coppia si separano in diverse cellule figlie e si formano due cellule con un numero aploide di cromosomi, ma ciascun cromosoma è costituito da due cromatidi. Anche la seconda divisione procede come mitotica, poiché i cromatidi di ciascun cromosoma vengono separati e un cromatide di ciascun cromosoma finisce nelle cellule figlie.

Pertanto, come risultato della meiosi, si formano quattro cellule con un set di cromosomi aploidi. Nei maschi, tutti e quattro diventano spermatozoi. Ma nelle femmine solo uno diventa uovo, gli altri muoiono. Ciò è dovuto al fatto che l'apporto di nutrienti è concentrato in una sola cellula.

Fasi, o fasi, della prima divisione meiotica:

Profase I. Spiralizzazione dei cromosomi. I cromosomi omologhi si trovano paralleli tra loro e si scambiano alcune regioni omologhe (coniugazione cromosomica e crossover, che porta alla ricombinazione genetica). L'involucro nucleare viene distrutto e inizia a formarsi il fuso di fissione.
Metafase I. Le coppie di cromosomi omologhi si trovano sul piano equatoriale della cellula. Un filamento del fuso è attaccato al centromero di ciascun cromosoma. Inoltre, ce n'è solo uno per ciascuno in modo tale che un filo è attaccato a un cromosoma omologo da un polo della cellula e all'altro dall'altro.
Anafase I. Ogni cromosoma di una coppia di omologhi va al proprio polo della cellula. In questo caso ciascun cromosoma continua ad essere costituito da due cromatidi.
Telofase I. Si formano due cellule contenenti un insieme aploide di cromosomi raddoppiati.

Fasi, o fasi, della seconda divisione meiotica:

Profase II. Distruzione delle membrane nucleari, formazione di un fuso di fissione.
Metafase II. I cromosomi si trovano sul piano equatoriale e ad essi sono attaccati i fili del fuso. Inoltre, in modo tale che a ciascun centromero siano attaccati due fili: uno da un polo, l'altro dall'altro.
Anafase II. I cromatidi di ciascun cromosoma sono separati nel centromero e ciascuno dei cromatidi fratelli va al proprio polo.
Telofase II. Formazione dei nuclei, svolgimento dei cromosomi, divisione del citoplasma.

Il diagramma mostra il comportamento durante la meiosi di una sola coppia di cromosomi omologhi. Ce ne sono di più nelle celle reali. Pertanto, le cellule umane contengono 23 paia. Il diagramma mostra che le cellule figlie sono geneticamente diverse l'una dall'altra. Questo differenza importante meiosi dalla mitosi.

Un'altra cosa da notare importante meiosi (il primo, come già indicato, è quello di garantire il meccanismo della riproduzione sessuale). Come risultato dell'incrocio, vengono create nuove combinazioni di geni. Vengono creati come risultato della divergenza cromosomica indipendente l'uno dall'altro durante la meiosi. Pertanto, la meiosi è alla base della variabilità combinatoria degli organismi, che a sua volta è una delle fonti selezione naturale, cioè l'evoluzione.

Meiosi(Meiosi greca - diminuzione, diminuzione) o divisione di riduzione. Come risultato della meiosi, il numero di cromosomi diminuisce, ad es. da un insieme diploide di cromosomi (2n) si forma un insieme aploide (n).

Meiosiè composto da 2 divisioni consecutive:
La prima divisione si chiama riduzione o diminutivo.
La divisione II è chiamata equazionale o equalizzante, cioè procede secondo il tipo di mitosi (il che significa che il numero di cromosomi nelle cellule madre e figlia rimane lo stesso).

Il significato biologico della meiosi è che da una cellula madre con un corredo diploide di cromosomi si formano quattro cellule aploidi, quindi il numero di cromosomi viene ridotto della metà e la quantità di DNA viene ridotta di quattro volte. Come risultato di questa divisione, negli animali si formano le cellule sessuali (gameti) e nelle piante le spore.

Le fasi sono chiamate come nella mitosi e, prima dell'inizio della meiosi, la cellula attraversa anche l'interfase.

La profase I è la fase più lunga ed è convenzionalmente divisa in 5 fasi:
1) Leptonema (leptotene)– o lo stadio dei fili sottili. I cromosomi si sviluppano a spirale, un cromosoma è costituito da 2 cromatidi e sui filamenti ancora sottili dei cromatidi sono visibili ispessimenti o grumi di cromatina, che sono chiamati cromomeri.
2) Zygonema (zigotene, greco unione dei thread) - fase dei thread accoppiati. In questa fase, i cromosomi omologhi (identici per forma e dimensione) si uniscono a coppie, si attraggono e aderiscono tra loro per tutta la lunghezza, cioè. coniugato nella regione del cromomero. È simile a una serratura con cerniera. Una coppia di cromosomi omologhi è detta bivalente. Il numero di bivalenti è uguale all'insieme aploide dei cromosomi.
3) Pachinema (pachitene, greco spessi) – stadio di filamenti spessi. Si verifica un'ulteriore spiralizzazione dei cromosomi. Quindi ciascun cromosoma omologo viene diviso nella direzione longitudinale e diventa chiaramente visibile che ciascun cromosoma è costituito da due cromatidi tali strutture sono chiamate tetradi, cioè 4 cromatidi. Dentro il tempo scorre attraversamento, cioè scambio di regioni omologhe dei cromatidi.
4) Diplonema (diplotene)– fase di doppi fili. I cromosomi omologhi iniziano a respingersi a vicenda, ad allontanarsi l'uno dall'altro, ma mantengono la loro relazione con l'aiuto di ponti: chiasmi, questi sono i luoghi in cui avverrà l'incrocio. Ad ogni giunzione cromatidica (cioè chiasma), vengono scambiate sezioni di cromatidi. I cromosomi si spiralizzano e si accorciano.
5) Diacinesi– stadio di doppi fili isolati. In questa fase, i cromosomi sono completamente condensati e intensamente colorati. La membrana nucleare e i nucleoli vengono distrutti. I centrioli si spostano verso i poli cellulari e formano i filamenti del fuso. Insieme dei cromosomi la profase I è - 2n4c.
Pertanto, nella profase I:
1. coniugazione di cromosomi omologhi;
2. formazione di bivalenti o tetradi;
3. attraversamento.

A seconda della coniugazione dei cromatidi, potrebbe esserci diversi tipi incrocio: 1 – corretto o errato; 2 – uguale o disuguale; 3 – citologico o efficace; 4 – singolo o multiplo.

Metafase I: la spiralizzazione dei cromosomi raggiunge il suo massimo. I bivalenti si allineano lungo l'equatore della cellula, formando una placca metafasica. I filamenti del fuso sono attaccati ai centromeri dei cromosomi omologhi. I bivalenti si trovano collegati a diversi poli della cellula.
Il set cromosomico della metafase I è - 2n4c.

Anafase I: i centromeri dei cromosomi non si dividono; la fase inizia con la divisione dei chiasmi. Interi cromosomi, non cromatidi, si disperdono ai poli della cellula. Solo uno di una coppia di cromosomi omologhi entra nelle cellule figlie, cioè sono ridistribuiti in modo casuale. Si scopre che su ciascun polo c'è un set di cromosomi - 1n2c, e in generale il set cromosomico dell'anafase I è - 2n4c.

Telofase I – ai poli della cellula ci sono cromosomi interi, costituiti da 2 cromatidi, ma il loro numero è diventato 2 volte inferiore. Negli animali e in alcune piante, i cromatidi despirano. Attorno a ciascun polo si forma una membrana nucleare.
Poi arriva la citocinesi
. L'insieme cromosomico di cellule formato dopo la prima divisione è - n2c.

Non esiste un periodo S tra le divisioni I e II e la replicazione del DNA non avviene, perché i cromosomi sono già duplicati e sono costituiti da cromatidi fratelli, quindi l'interfase II è chiamata intercinesi - cioè c'è un movimento tra due divisioni.

La profase II è molto breve e procede senza particolari cambiamenti; se nella telofase I non si forma l'involucro nucleare, si formano immediatamente i filamenti del fuso.

Metafase II: i cromosomi si allineano lungo l'equatore. I filamenti del fuso sono attaccati ai centromeri dei cromosomi.
Il set cromosomico della metafase II è - n2c.

Anafase II: i centromeri si dividono e i filamenti del fuso spostano i cromatidi verso poli diversi. I cromatidi fratelli sono chiamati cromosomi figli (o i cromatidi madri saranno cromosomi figli).
Il set cromosomico dell'anafase II è - 2n2c.

Telofase II: i cromosomi despirano, si allungano e sono quindi scarsamente distinguibili. Si formano le membrane nucleari e i nucleoli. La telofase II termina con la citocinesi.
Il cromosoma impostato dopo la telofase II è – nc.

Schema di divisione meiotica

Durante la riproduzione sessuale, dalla fusione di due cellule sessuali nasce un organismo figlia ( gameti) e successivo sviluppo da un uovo fecondato - zigoti.

Le cellule riproduttive dei genitori hanno un insieme aploide ( N) cromosomi, e in uno zigote, quando due di questi set vengono combinati, il numero di cromosomi diventa diploide (2 N): ogni coppia di cromosomi omologhi contiene un cromosoma paterno e uno materno.

Le cellule aploidi si formano da quelle diploidi come risultato di una speciale divisione cellulare: la meiosi.

Meiosi - un tipo di mitosi, a seguito della quale dalle cellule somatiche diploidi (2p) si formano le stessesi formano gameti aploidi (1N). Durante la fecondazione, i nuclei dei gameti si fondono e l'insieme diploide dei cromosomi viene ripristinato. Pertanto, la meiosi garantisce che l'insieme dei cromosomi e la quantità di DNA rimangano costanti per ciascuna specie.

La meiosi è un processo continuo costituito da due divisioni successive chiamate meiosi I e meiosi II. In ciascuna divisione si distinguono profase, metafase, anafase e telofase. Come risultato della meiosi I, il numero dei cromosomi viene dimezzato ( divisione di riduzione): Durante la meiosi II, l'aploidia cellulare viene preservata (divisione equazionale). Le cellule che entrano nella meiosi contengono informazioni genetiche 2n2xp (Fig. 1).

Nella profase della meiosi I, avviene la graduale spiralizzazione della cromatina per formare i cromosomi. I cromosomi omologhi si uniscono per formare una struttura comune composta da due cromosomi (bivalenti) e quattro cromatidi (tetrade). Il contatto di due cromosomi omologhi lungo l'intera lunghezza è chiamato coniugazione. Quindi compaiono forze repulsive tra i cromosomi omologhi, e i cromosomi si separano prima nei centromeri, rimanendo collegati alle braccia, e formano decussazioni (chiasmi). La divergenza dei cromatidi aumenta gradualmente e il mirino si sposta verso le estremità. Durante il processo di coniugazione, può verificarsi uno scambio di sezioni tra alcuni cromatidi di cromosomi omologhi, che si incrociano portando alla ricombinazione del materiale genetico. Alla fine della profase l’involucro nucleare e i nucleoli si dissolvono e si forma un fuso acromatico. Il contenuto del materiale genetico rimane lo stesso (2n2хр).

In metafase Nella meiosi I, i cromosomi bivalenti si trovano sul piano equatoriale della cellula. In questo momento, la loro spirale raggiunge il suo massimo. Il contenuto del materiale genetico non cambia (2n2xr).

In anafase Meiosi I cromosomi omologhi, costituiti da due cromatidi, infine si allontanano l'uno dall'altro e divergono verso i poli della cellula. Di conseguenza, da ciascuna coppia di cromosomi omologhi, solo uno entra nella cellula figlia: il numero di cromosomi viene dimezzato (si verifica una riduzione). Il contenuto di materiale genetico diventa 1n2xp ad ogni polo.

In telofase Si formano i nuclei e il citoplasma viene diviso: si formano due cellule figlie. Le cellule figlie contengono un insieme aploide di cromosomi, ciascun cromosoma contiene due cromatidi (1n2хр).

Intercinesi- un breve intervallo tra la prima e la seconda divisione meiotica. In questo momento, la replicazione del DNA non avviene e le due cellule figlie entrano rapidamente nella meiosi II, che procede come mitosi.

Riso. 1. Diagramma della meiosi (viene mostrata una coppia di cromosomi omologhi). Meiosi I: 1, 2, 3. 4. 5 - profase; 6 - metafase; 7 - anafase; 8 - telofase; 9 - intercinesi. Meiosi II; 10 - metafase; II - anafase; 12 - cellule figlie.

In profase Nella meiosi II si verificano gli stessi processi della profase della mitosi. Nella metafase i cromosomi si trovano sul piano equatoriale. Non ci sono cambiamenti nel contenuto del materiale genetico (1n2хр). Nell'anafase della meiosi II, i cromatidi di ciascun cromosoma si spostano verso i poli opposti della cellula e il contenuto di materiale genetico su ciascun polo diventa lnlxp. Nella telofase si formano 4 cellule aploidi (lnlxp).

Pertanto, come risultato della meiosi, da una cellula madre diploide si formano 4 cellule con un set cromosomico aploide. Inoltre, nella profase della meiosi I, avviene la ricombinazione del materiale genetico (crossing over) e nell'anafase I e II, cromosomi e cromatidi si spostano casualmente verso l'uno o l'altro polo. Questi processi sono la causa della variabilità combinatoria.

Significato biologico della meiosi:

1) è la fase principale della gametogenesi;

2) assicura il trasferimento dell'informazione genetica da un organismo all'altro durante la riproduzione sessuale;

3) le cellule figlie non sono geneticamente identiche alla madre e tra loro.

Inoltre, il significato biologico della meiosi risiede nel fatto che durante la formazione delle cellule germinali è necessaria una diminuzione del numero di cromosomi, poiché durante la fecondazione i nuclei dei gameti si fondono. Se questa riduzione non avvenisse, nello zigote (e quindi in tutte le cellule dell'organismo figlia) ci sarebbero il doppio dei cromosomi. Tuttavia, ciò contraddice la regola del numero costante di cromosomi. Grazie alla meiosi, le cellule sessuali sono aploidi e, dopo la fecondazione, nello zigote viene ripristinato l'insieme diploide dei cromosomi (Fig. 2 e 3).

Riso. 2. Schema di gametogenesi: ? - spermatogenesi; ? - ovogenesi

Riso. 3.Diagramma che illustra il meccanismo di mantenimento dell'insieme diploide dei cromosomi durante la riproduzione sessuale