Meióza

Obr. 1: Schéma fází meiózy

Meiotickým dělením vznikají pohlavní buňky (gamety).
Meióza je proces redukčního dělení buňky, který probíhá ve dvou po sobě následujících děleních a jehož výsledkem jsou buňky s haploidním počtem chromozómů, tj. mají pouze jednu sadu chromozómů.
Význam meiózy spočívá v náhodném rozdělení otcovských a mateřských chromozómů do pohlavních buněk. Díky meióze dochází ke genetické variabilitě. Ta je zvýšená mechanizmem crossing-overu.
Meióza sestává ze dvou po sobě následujících dělení buněk. Tato dělení jsou odlišná, takže jejich výsledkem jsou čtyři od rodiče různé buňky (na rozdíl od mitózy, kdy vznikají dvě naprosto identické buňky).

Heterotypické dělení

Obr. 2: Heterotypické dělení meiózy

Během prvního dělení (Meióza I), které je označováno jako heterotypické, dochází ke snížení počtu chromozómů (přesněji chromozómových sad), dceřiné buňky mají jen polovinu chromozómů oproti rodičovské, což je velmi důležité při pohlavním rozmnožování. Při splynutí nesmí docházet ke zvyšování počtu chromozómů v jádře.

Profáze I

Obr. 3: Profáze I

Profáze meiózy I je oproti profázi meiózy II mnohem komplikovanější.
Dochází ke spiralizaci vláken DNA a diferenciaci chromozómů.
Homologické chromozómy (chromozómy jednoho páru) se přibližují k sobě a spojují se v tzv. bivalent.
Později chromozómy dokončují spiralizaci a bivalenty jsou pozorovatelné jako tzv. tetrády - čtyřchromatidové komplexy. Nesesterské chromatidy se přitom proplétají a dochází ke vzniku uzlíků, které jsou odborně nazývány CHIAZMATA.
V této fázi dochází k tzv. crossing-overu, kdy se vyměňují části homologických chromatid. Dochází k přeuspořádání a rozchodu homologických chromozómů.
- Crossing-over
- Crossing-over je výměna (rekombinace) části chromozómu v profázi prvního meiotického dělení.

Obr. 9: Schéma crossing-overu

Nejprve dojde k dočasnému splynutí dvou homologických chromozómů.
Poté se rozpojí dvoušroubovice DNA obou rekombinujících se chromatid.
Následuje vzájemná výměna jejich částí = překřížení chromozómů.

Význam

Rekombinace genů vzniklá překřížením má význam pro evoluci – dostanou-li se některé geny do sousedství s geny novými, mohou vznikat nové formy znaků. Pokud je nový znak prospěšný v procesu přírodního výběru, pak se daný chromozóm dědí do dalších generací jako nový celek. Nevhodné kombinace jsou přirozeným výběrem (například smrtí svých nositelů) z populace odstraněny.
Vznikají tak nové kombinace uvnitř chromozómu, které jsou pak po oplození v dalších buněčných generacích předávány dalším generacím tak dlouho, dokud u nich opět nedojde k novému překřížení.

Metafáze I

Obr. 4: Metafáze I

Chromozómy se seskupují ve středové (ekvatoriální) rovině buňky.
Dochází k napojení vláken dělicího vřeténka na centromery chromozomů, kdy vlákna z opačných pólů se napojují na centromery různých homologických chromozómů.

Anafáze I

Obr. 5: Anafáze I

Dvouchromatidové chromozómy se rozcházejí k opačným pólům buňky - jsou přitahovány pomocí dělicího vřeténka.

Telofáze I

Obr. 6: Telofáze I

Obr. 7: Cytokineze I

Má opačný průběh než profáze.
Chromozómy v jádře buňky se prodlužují (despiralizují).
Vzniká jaderná membrána a jadérko.
Dělicí vřeténko mizí.
Buňka se zaškrcuje a dělí se na dvě dceřiné buňky. U protilehlých pólů buňky se seskupují haploidní sady chromozómů.
Následuje zaškrcení a úplné rozdělení buňky (cytokineze).

Homotypické dělení

Druhé dělení (meióza II) je v podstatě shodné s mitózou, účastní se ho však jádra s haploidním počtem dvouchromatidových chromozómů, jejich centromery se oddělí, chromozómy se rozestupují a výsledkem jsou 4 buňky dceřiné, které obsahují haploidní sadu chromozómů.

Obr. 8: Homotypické dělení meiózy

Gametogeneze

Gametogeze je tvorba pohlavních buněk – gamet. Pohlavní buňky vznikají redukčním dělením – meiózou. Gamety mají v důsledku redukčního dělení haploidní sadu chromozómů. Vyvíjejí se z buněk zárodečného epitelu pohlavních žláz, které jsou jako ostatní somatické buňky diploidní.

Vývoj samčích a samičích pohlavních buněk je velmi rozdílný.

Spermatogeneze

Obr. 10: Schéma spermatogeneze

Spermatogeneze probíhá po celé období pohlavní aktivity. Mužské pohlavní buňky – spermie – se vyvíjejí v semenotvorných kanálcích varlete. Jejich zrání začíná vlivem pohlavních hormonů v pubertě.
Zárodečné buňky – spermatogonie – opakovaně rostou, obohacují se živinami a dělí se mitózou na spermatocyty I. řádu. Toto stadium je označováno jako stadium růstu.
Poté vstupuje do stadia zrání. Začíná první meiotické dělení. Vznikají spermatocyty II. řádu, které již mají haploidní sadu chromozómů.
Druhým meiotickým dělením se vytváří spermatidy. Spermatidy setrvávají v záhybech Sertolliho buněk, které je zásobují pro jejich vývoj důležitými látkami a energií.
V poslední fázi spermatidy dozrávají a získávají charakteristický tvar i funkci, které jsou nezbytné pro proniknutí k vajíčku a jeho oplodnění.
Z každé zárodečné buňky vzniknou čtyři plnohodnotné spermie.

Oogeneze

Obr. 11: Schéma oogeneze

Ženské pohlavní buňky – vajíčka – se vyvíjejí ve vaječnících. Ve vaječníku je založeno okolo 2 milionů zárodečných buněk – oogonií.
Množení oogonií mitotickým dělením začíná koncem 2. měsíce a končí v 5. měsíci nitroděložního vývoje.
Z oogonií vzniknou mitózou oocyty I. řádu, které vstupují do meiózy. Toto dělení se však zastavuje v profázi I a oocyty takto přečkávají až do období puberty.
Zrání jednotlivých folikulů pak vlivem hormonů pokračuje až po pubertě. Stadium zrání probíhá u ženy v cyklech 28 dní, kdy dozrává vždy jedno vajíčko. Během života ženy dozrává asi jen 400–500 vajíček.
Z vyvíjejícího se oocytu při prvním meiotickém dělení (v metafázi) vzniknou dvě haploidní buňky: jeden oocyt II. řádu a jedno pólové tělísko.
Druhé meiotické dělení začíná až po ovulaci a je dokončeno proniknutím spermie do vajíčka, kdy z oocytu II. řádu vznikne jedno vajíčko a druhé pólové tělísko.
Pólová tělíska zaniknou.

Zdroje

CAMPBELL, Neil A. a kol. Biology: concepts. 4. vyd. San Francisco: Benjamin Cummings, 2003, 781 s. ISBN 080536627X.
DVORSKÁ, Michaela. Výukový materiál zpracovaný v rámci operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost. Šablona: III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Číslo: VY_32_INOVACE_BIO_1ROC_20. Registrační číslo CZ.1.07/1. 5.00/34.0084. Zdroj: http://www.szesprerov.cz/9/dvorska/dum_20_BIO.pdf
REECE Jane B., Lisa A. URRY, Michael L. CAIN, Steven A. WASSERMAN, Peter V. MINORSKY a Robert B. JACKSON. Campbell Biology. 9. vyd. San Francisco: Benjamin Cummings, 2011, 1309 s. ISBN 978-0321558237.
Pokud není uvedeno jinak je autorem obrázků Mgr. František Brauner, Ph.D.