- Функція мейозу
- Конкурентну перевагу
- Усунення "шкідливих" алелей
- Фази мейозу
- - Перший мейотичний поділ
- Інтерфейс
- Профаза I
- Метафаза I
- Анафаза I
- Телофаза I
- - Другий мейотичний поділ
- Профаза II
- Метафаза II
- Анафаза II
- Телофаза II
- Список літератури
Мейоз є тип клітинного ділення, що характеризує еукаріотичні організми, життєвий цикл є фаза статевого розмноження. Завдяки цьому процесу кількість хромосом у клітинах, що діляться, зменшується вдвічі, через що він також відомий як «відновний поділ».
Відповідно до основ клітинної теорії, "кожна клітина походить з іншої клітини", і відомо, що одна клітина породжує іншу через процес поділу, який складається з дублювання її внутрішніх компонентів (ДНК, білків тощо). ) та їх поділ на дві "дочірні" клітини, які практично однакові між собою.
Підсумкова схема мейозу: 1) Дублювання хромосом 2) Спарювання гомологічних хромосом 3) Перетин 4) Перший мейотичний поділ (одна з кожної з подвоєних хромосом на дочірню клітину) 5) Другий мейотичний поділ (одна хромосома з кожної по одній клітці дочки) (Джерело: Пітер coxhead через Wikimedia Commons)
Цей процес дозволяє забезпечити безперервність життя та «незмінну» передачу генетичного матеріалу наступним поколінням. Мейоз виникає як у клітинах багатоклітинних організмів, так і в одноклітинних організмах (найпростіші, дріжджі та бактерії, серед багатьох інших).
Для деяких організмів це основна форма розмноження і відома як безстатеве розмноження. Однак розмноження багатоклітинних живих істот, які мають різні цикли розвитку, є дещо складнішим і передбачає, що всі клітини одного організму сформовані з дуже спеціальної клітини, яка називається зигота.
Зигота є результатом процесу, який називається статевим розмноженням, який передбачає злиття двох гаметичних або статевих клітин, вироблених двома різними особинами (як правило, "чоловіком" і "жінкою") і які володіють половиною генетичної інформації кожен.
Процес виробництва цих статевих клітин - це те, що відомо у багатоклітинних організмах як мейоз і має головну функцію продукувати клітини з половиною хромосомного навантаження, тобто гаплоїдні клітини.
Функція мейозу
Мейоз - це центральна частина або "серце" статевого розмноження, яке, як видається, є еволюційно вигідним "придбанням", оскільки його прийняли більшість видів тварин і рослин.
Цей процес передбачає поєднання двох різних геномів, що закінчується утворенням потомства з "новою" генетичною обдарованістю, що в свою чергу передбачає збільшення мінливості.
Завдяки цьому відновному поділу клітин спеціалізовані клітини в організмі багатоклітинних тварин і рослин, відомі як клітини зародкової лінії, виробляють статеві або гаметичні клітини, які при зрощенні утворюють клітину, яку називають зиготою. .
Зниження хромосомного числа шляхом мейозу є важливим кроком для об'єднання двох статевих клітин, які виробляються для "регенерації" диплоїдного хромосомного комплементу в наступному поколінні, забезпечуючи безперервність виду.
Зменшення кількості хромосом можливо, оскільки під час мейозу за одним кругом реплікації ДНК супроводжуються два послідовних раунди сегрегації хромосом.
Конкурентну перевагу
Той факт, що дві особи розмножуються статевим шляхом, і відбувається злиття двох генетично різних гамет, хромосоми яких також були раніше «змішані» за допомогою випадкових процесів », може означати еволюційну перевагу з точки зору конкуренції.
Мейоз, який породжує клітини з новою генетичною комбінацією, яка зливається під час статевого розмноження, дозволяє особам, які є продуктом такого розмноження, адаптуватися до виживання в середовищі, яке суттєво змінюється.
Усунення "шкідливих" алелей
Оскільки популяція сприйнятлива до появи нових алелей мутаціями (багато з яких можуть бути шкідливими чи шкідливими), мейоз та статеве розмноження можуть сприяти швидкому виведенню цих алелів, запобігаючи їх накопиченню та подальшому поширенню.
Фази мейозу
Мейотичний процес можна пояснити як "відділення" або "розподіл" хромосом клітини, при поділі якої зменшується її хромосомне навантаження, що відбувається через два відділи, відомі як перший мейотичний поділ і другий мейотичний поділ, це останні досить схожі на мітотичний поділ.
Як буде видно нижче, кожна з двох мейозів складається з профази, метафази, анафази та телофази.
Фази мейозу (Джерело: Boumphreyfr через Wikimedia Commons)
- Перший мейотичний поділ
Мейоз I або перший мейотичний поділ починається з об'єднання членів кожної гомологічної пари хромосом (материнської та батьківської хромосом, які диплоїдні організми успадковують від батьків).
Інтерфейс
Як і в мітозі, фаза зародкового клітинного циклу, що передує мейозу, є інтерфейсом. На цьому етапі відбувається єдиний випадок реплікації клітинної ДНК, який породжує материнську та батьківську хромосому (вони є диплоїдними клітинами), які складаються з двох сестринських хроматид.
Профаза I
Під час профази I мейозу I об'єднання або фізичний контакт між гомологічними хромосомами (еквівалентними хромосомами двох різних батьків, батька та матері) відбувається по всій їх довжині.
Ця подія відома як синапс, і це процес, за допомогою якого пов'язують чотири хроматиди, по два з кожної гомологічної хромосоми, саме тому отриману структуру називають тетрадним або двовалентним комплексом (кількість тетрад у клітині під час профази становить еквівалент гаплоїдному кількості хромосом).
У кожному тетраді несестринські хроматиди, тобто ті, що належать до гомологічних хромосом, рекомбінуються за допомогою процесу, званого кросовер, який призводить до генетичного обміну між хромосомами шляхом "вирізання та вклеювання" випадкових фрагментів у випадкові положення, генерування нових комбінацій генів.
Після того як відбувається рекомбінація, центромери гомологічних хромосом відокремлюються, приєднуючись лише до регіонів, відомих як хіазми, які відповідають місцям схрещування. Сестринські хроматиди, однак, залишаються приєднаними через центрометр.
Під час цієї фази мейозу I клітини ростуть і синтезують резервні молекули. Крім того, оцінено формування шпинделя мікротрубочки, і в пізній профазі I ядерна оболонка зникає, а хроматидні тетради чітко видно під світловим мікроскопом.
Ця фаза закінчується, коли тетради вишикуються в екваторіальній площині подільної комірки.
Метафаза I
Під час метафази волокна шпинделя мікротрубочки прикріплюються до центромерів гомологічних хромосом і до протилежних полюсів клітини; Це протилежне тому, що відбувається під час мітозу, при якому центромери сестринських хроматид приєднуються до мікротрубочок на протилежних полюсах.
Анафаза I
У цій фазі дублюються гомологічні хромосоми відокремлюються, оскільки вони «тягнуться» до протилежних полюсів клітини завдяки мікротрубочкам веретена. Тоді на кожному полюсі виявляється випадкова комбінація хромосом, але лише один член кожної гомологічної пари.
Під час анафази I сестринські хроматиди залишаються приєднаними один до одного через свої центромери, що відрізняється від мітозу, оскільки під час мітотичної анафази сестринські хроматиди відокремлюються на протилежних полюсах клітини.
Телофаза I
У цей момент хроматиди «деконденсуються», тобто стають менш помітними під мікроскопом, втрачаючи характерну форму. Ядерна оболонка реорганізується і відбувається цитокінез або поділ дочірніх клітин, які мають гаплоїдне число хромосом, але які складаються з дублюваних хромосом (з їх двома хроматидами).
Між телофазою I та наступним мейотичним поділом існує короткий проміжок часу, відомий як інтеркінез, хоча він зустрічається не у всіх організмів.
- Другий мейотичний поділ
Під час другого поділу сестринські хроматиди відокремлюються, як це відбувається під час мітозу, але без попередньої реплікації ДНК.
Профаза II
Профаза II дуже схожа на мітотичну профазу. На цьому етапі не відбувається об'єднання гомологічних хромосом і немає кросовер.
У профазі II хроматиди знову стають видимими, тобто хроматин конденсується. Волокна веретена випромінюються від кожного полюса, подовжуючись до центромерів, що приєднуються до сестринських хроматид.
Нарешті, ядерна оболонка зникає, і мікротрубочки з протилежних полюсів досягають центрометра кожної хроматиди і вони вирівнюються в екваторіальній площині клітини.
Метафаза II
Метафаза II відрізняється від метафази I кількістю хроматид, які вишикуються в екваторіальній площині. У метафазі I спостерігаються тетради, тоді як у II спостерігаються лише сестринські хроматиди тієї ж хромосоми, як у мітотичної метафази.
Анафаза II
На цій стадії сестринські хроматиди відокремлюються, коли вони переміщуються до протилежних полюсів клітини. З цього моменту кожна хроматида вважається незалежною хромосомою.
Телофаза II
На початку телофази потім ядерна оболонка відновлюється на безлічі неусплетених гомологічних хромосом, які розподілялися в кожному полюсі клітини, після чого відбувається цитокінез або поділ дочірніх клітин.
Мейотичний поділ диплоїдної клітини продукує чотири гаплоїдні клітини, кожна з яких має різну комбінацію генів, оскільки відбулася рекомбінація.
Список літератури
- Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Основна клітинна біологія. Гарленд Наука.
- Bernstein, H., & Bernstein, C. (2013). Еволюційне походження та адаптаційна функція мейозу. В мейозі. IntechOpen.
- Хант, штат Пенсільванія та Хассолд, штат Техас (2002). Секс має значення при мейозі. Наука, 296 (5576), 2181-2183.
- Клекнер, Н. (1996). Мейоз: як це могло працювати? Праці Національної академії наук, 93 (16), 8167-8174.
- Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Біологія (9 вип.) Брукс / Коул, Cengage Learning: США.
- Villeneuve, AM, & Hillers, KJ (2001). Звідки мейоз? Сота, 106 (6), 647-650.