Общая характеристика процесса
Процесс созревания сперматозоидов включает в себя два последовательных мейотических деления. Сначала делится первичный сперматоцит (Сц I), а затем — вторичный (Сц II). Важно отметить специфику используемых обозначений генетического материала: символ n указывает на гаплоидный набор ДНК, тогда как символ c обозначает гаплоидный набор хромосом.
Основной вклад в продолжительность всего процесса вносит первое деление. Именно поэтому при микроскопии семенных канальцев чаще всего визуализируются сперматоциты I порядка.
Первое деление мейоза (редукционное)
Первое деление начинается с подготовительного этапа (интерфазы I), во время которого происходит репликация ДНК. До начала синтеза клетка имеет набор 2n, 2c. После удвоения генетического материала плоидность прелептотенных Сц I меняется на 4n, 2c — образуется тетраплоидное количество ДНК при диплоидном наборе хромосом. Каждая хромосома становится двухроматидной.
Самой длительной стадией является профаза I, которая занимает около одного месяца и включает ряд последовательных фазов:
- Прелептотена: этап подготовки, когда непосредственно перед профазой удваивается ДНК. Выраженный период G2 отсутствует.
- Лептотена (стадия тонких нитей): хромосомы начинают спирализоваться и становятся видимыми.
- Зиготена (стадия сливающихся нитей): происходит активная конъюгация, при которой гомологичные хромосомы тесно прилегают друг к другу.
- Пахитена (стадия толстых нитей): самая продолжительная часть профазы. Спаренные хромосомы утолщаются и укорачиваются, формируются белковые синаптонемальные комплексы. На фоне частичной деконденсации активно идет кроссинговер (обмен участками), радикальная репарация ДНК и синтез мРНК, что приводит к росту объема ядра и цитоплазмы. Завершается разрушением синаптонемальных комплексов.
- Диплотена (стадия двойных нитей): гомологи начинают отталкиваться, становятся видны хиазмы (перекресты от кроссинговера) и тетрады (каждая пара состоит из 4 хроматид).
- Диакинез: хиазмы исчезают, гомологи полностью обособляются, разрушается ядерная оболочка и формируется веретено деления.
В метафазе I 46 хромосом выстраиваются по экватору клетки в виде бивалентов. Ключевое отличие от митоза проявляется в анафазе I: к полюсам расходятся целые гомологичные двухроматидные хромосомы, а не сестринские хроматиды. В телофазе I восстанавливаются ядерные оболочки и происходит цитотомия, однако полного разделения нет — клетки остаются соединены цитоплазматическим мостиком.
Итогом первого деления становится образование сперматоцитов II порядка (Secondary Spermatocytes) с набором 2n, 1c (23 двухроматидные хромосомы). Эти клетки генетически разнородны и делятся на пулы, несущие X- или Y-хромосому.
Второе деление мейоза (эквационное)
Подготовка ко второму делению (интеркинез) проходит очень быстро. Главная особенность этого этапа — полное отсутствие репликации ДНК и синтеза хромосомных белков, так как хромосомы уже состоят из двух хроматид.
Само деление протекает по классическому митотическому типу, проходя через профазу II, метафазу II, анафазу II и телофазу II. В ходе анафазы II 23 хромосомы разделяются, и к полюсам расходятся отдельные сестринские хроматиды.
В результате второго деления количество клеток удваивается по сравнению со Сц II. Образуются ранние сперматиды с истинно гаплоидным набором 1n, 1c. Как и предшественники, сперматиды обладают уникальным геномом и распределяются на две популяции в зависимости от наличия половых хромосом (X или Y).
Для запоминания стадий профазы I используйте фразу: «Летом Зима Пахнет Дивной Дыней» (Лептотена, Зиготена, Пахитена, Диплотена, Диакинез). В рамках данного материала перед лептотеной также выделяют прелептотену.
Вопросы с занятий и экзамена
В чем главное отличие анафазы I мейоза от анафазы митоза?
В анафазе I мейоза к полюсам расходятся целые гомологичные хромосомы, состоящие из двух хроматид (центромеры не делятся). При митозе расходятся одиночные сестринские хроматиды.
Почему перед вторым делением мейоза не происходит удвоение ДНК?
S-фаза в интеркинезе не нужна, поскольку после первого деления хромосомы во вторичных сперматоцитах уже являются двухроматидными.
Какой генетический набор имеют сперматоциты I и II порядка?
Перед началом деления сперматоциты I порядка имеют набор 4n, 2c (с учетом специфической номенклатуры, где n — ДНК, c — хромосомы). Сперматоциты II порядка получают набор 2n, 1c.
Что ещё разобрать по теме
- Механизмы формирования и функция синаптонемальных комплексов
- Процесс радикальной репарации ДНК на стадии пахитены
- Роль и судьба цитоплазматических мостиков между дочерними клетками
- Генетическое разнообразие сперматид: распределение X- и Y-хромосом
Разберите тему целиком в курсе «Гистология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Мейоз при сперматогенезе» и ещё 3 438 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 137 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Мужская половая система»
Бесплатные видеоуроки: гистологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.