Мейоз представляет собой тщательно организованный набор клеточных деления, целью которого является производство гаплоидной спермы или яйцеклеток, каждая из которых содержит половину количества хромосом, присутствующих в соматических клетках в других частях тела. Мейоз I является первым таким делением, и включает в себя несколько ключевых шагов, среди них: конденсация реплицированных хромосом в диплоидных клетках; сопряжение гомологичных хромосом и обмен информацией; и, наконец, разделение гомологичной хромосомы на микротрубоконную сеть. Этот последний шаг сегрегации омологов между двумя гаплоидными клетками-предшественниками, которые впоследствии могут войти во вторую фазу мейоза, мейоз II.

Пересечение и синаптонемальный комплекс

Обмен эквивалентными сегментами между гомологичными хромосомами происходит на ранней стадии во время мейоза I и называется пересечением. Этот процесс опирается на тесную связь таких омологов, которые стягиваются воедино путем формирования соединительной белковой структуры, называемой синаптонемальным комплексом между ними. Чтобы функционировать правильно, комплекс требует трех частей: (1) вертикальные боковые элементы, которые образуются вдоль внутренних сторон двух сопоставленных гомологичные хромосомы; (2) вертикальный центральный элемент, расположенный между хромосомами; и (3) поперечные нити, или горизонтальные белковые нити, соединяющие вертикальные и центральные компоненты. Результат часто сравнивают с лестницей, с боковыми элементами, играющими роль ног, и поперечными нитями в роли ступенек. Важно отметить, что синаптонемальный комплекс помогает точно выровнять гомологичные хромосомы, позволяя пересекаться между эквивалентными участками генетического материала; однако, эта структура преходящая, при этом большая часть ее растворяется после такой рекомбинации.

Мейоз и хромосомные аномалии

Мейоз - сложный процесс, и ошибки могут происходить, несмотря на клеточные гарантии. Иногда такие ошибки являются результатом нерасхождения, когда хромосомы не распределены между клетками равномерно. Во время мейоза I это означает, что пара гомологичных хромосом может оказаться в одной из двух образовавшихся клеток, в то время как другая хромосома полностью отсутствует. Когда предшественник, получивший оба гомолога, входит и завершает мейоз II, обе образованные дочерние клетки обладают двумя копиями рассматриваемой хромосомы, а не ожидаемой единственной копией.

Одним из наиболее известных результатов нерасхождения, происходящего во время мейоза I, является трисомия 21, при которой у человека есть три копии хромосомы 21. Это состояние, обычно известное как синдром Дауна, характеризуется отчетливыми чертами лица, задержкой развития и пороками сердца. . Хотя точная причина нерасхождения, приводящего к синдрому Дауна и другим трисомиям, варьируется, это может быть результатом проблем с аппаратом микротрубочек, разделяющих хромосомы, или дефектами белков, которые соединяют хромосомы вместе.