Статеве розмноження – характеризується наявністю статевого процесу – злиттям двох статевих клітин (гамет) із утворенням зиготи, з якої в подальшому утворюється організм-нащадок. При статевому розмноженні потомство генетично відрізняється від своїх батьків, так як між батьками відбувається обмін генетичною інформацією.
Воснові формування гамет у багатоклітинних організмів лежить особлива форма поділу клітин – мейоз. В результаті мейозу утворюється гамети, які мають гаплоїдний набір хромосом. В момент запліднення завдяки злиттю гамет виникає диплоїдна зигота.
Мейоз (або редукційний поділ) — особливий вид поділу еукаріотичних клітин, характерний тільки статевим клітинам (не соматичним), унаслідок якого хромосомний набір зменшується вдвічі, клітини переходять з диплоїдного стану в гаплоїдний.
Мейоз складається з двох послідовних поділів, аналогічних мітотичним (з деякими відмінностями), інтерфаза між якими вкорочена, а у рослинних клітинах може бути взагалі відсутня.
Інтерфаза 1
Клітина збільшується в розмірах, активно синтезує білки та акумулює енергію в молекулах АТФ, відбувається реплікація (самоподвоєння) ДНК («копії» називаються хроматидами і тримаються разом на кшталт літери Х в зоні центромери — первинної перетяжки).
Профаза 1
(Найтриваліша за часом у мейозі) Під час цієї фази хромосоми починають ущільнюватися і набувають вигляду паличкоподібних структур (спіралізуються). Після цього гомологічні хромосоми (хромосоми однієї пари) зближуються і кон'югують Так утворюються комплекси з 4 хроматид, сполучених між собою в певних місцях, так звані тетради або біваленти. Водночас триває скорочення і ущільнення хромосом. У цей час складається враження, що в ядрі знаходиться не диплоїдний, а гаплоїдний набір хромосом. Під час кон'югації може здійснюватися і кросинговер, коли гомологічні хромосоми обмінюються певними ділянками. У результаті кросинговеру утворюються нові комбінації спадкового матеріалу. Таким чином, кросинговер є одним із джерел спадкової мінливості.
Через певний час гомологічні хромосоми починають відходити одна від одної. При цьому стає помітним, що кожна з них складається з двох хроматид. Наприкінці цієї фази гомологічні хромосоми розходяться, зникає ядерце, руйнується ядерна оболонка і починає формуватися веретено поділу.
Метафаза 1
Число бівалентів удвічі менше від диплоїдного набору хромосом. Біваленти значно коротші, ніж хромосоми вметафазі соматичного мітозу, і розміщаються в екваторіальній площині. Центромери хромосом з'єднуються з нитками фігури веретена. У цю фазу мейозу можна підрахувати кількість хромосом.
Анафаза 1
Нитки веретена поділу скорочуються, гомологічні хромосоми розходяться до протилежних полюсів клітини (при цьому кожна з них складається з двох хроматид).
Наприкінці анафази біля кожного з полюсів клітини опиняється половинний набір хромосом.
Розходження хромосом кожної пари є подією випадковою, що є ще одним джерелом спадкової мінливості.
Телофаза 1
У кожній з дочірніх клітин формується ядерна оболонка.
В клітинах тварин і деяких рослин хромосоми деспіралізуються і поділяється цитоплазма материнської клітини. В клітинах багатьох видів рослин цитоплазма може не ділитися.
Інтерфаза 2
Інтерфаза між першим і другими мейотичними поділами вкорочена (в клітинах багатьох рослин відсутня взагалі): молекули ДНК у цей період не подвоюються, тому клітина майже одразу переходить до другого поділу.
Профаза 2
Хромосоми, кожна з яких складається з двох хроматид, ущільнюються, зникають ядерця, руйнується ядерна оболонка (якщо вона була утворена), хромосоми починають пересуватися до центральної частини клітини, знову формується веретено поділу.
Метафаза 2
Завершується ущільнення хромосом і формування веретена поділу. Як і під час мітотичного поділу, центромери хромосом розташовані в одній площині в екваторіальній частині клітини і до них прикріплюються нитки веретена поділу.
Анафаза 2
(Найкоротша з циклу) Поділяються центромери хромосом, хроматиди кожної з хромосом розходяться до різних полюсів клітини і вже можуть називатися хромосомами.
Телофаза 2
Хромосоми знову деспіралізуються, зникає веретено поділу, формуються ядерця і ядерна оболонка.
Завершується телофаза другим поділом клітини (відбуваються процеси, обернені до профази-І).
Біологічне значення мейозу
Мейоз є досконалим механізмом, який забезпечує сталість каріотипу видів, які розмножуються статевим способом. Завдяки двом мейотичним поділам статеві клітини мають половинний, порівняно з нестатевими, набір хромосом. А набір хромосом, характерний для організмів певного виду, відновлюється під час запліднення. Мейоз також забезпечує спадкову мінливість організмів. Синаптонемальний комплекс – це субмікроскопічна структура, яка формується кожною парою гомологічних хромосом на під стадії зиготени в профазі І мейозу. На під стадії лептотени на кожній хромосомі з'являється щільний подовжній тяж. Такі структури не утворюються на мітотичних хромосомах. Зазначені тяжі утворюються з ниток, кожна з яких має товщину 20 Г. в зиготені тяжі ущільнюються. Тяжі виконують функцію побічних елементів СК, а простір між тяжами, що пронизаний поперечними нитками, виступає в ролі центрального елемента СК. Вважають, що СК виконує функцію оборотності процесів кон’югації. Крім того, можна зазначити, що СК виконує функцію шаблона, в якому відбувається кросинговер.
