Alle ved, at med seksuel reproduktion opstår en ny organisme som følge af sammensmeltningen af to kønsceller (kønsceller). Gametogenese, eller dannelsen af generative celler, sker gennem en specifik opdeling kaldet meiose. Hvad er essensen af denne proces, hvad er dens stadier, vil vi fortælle i denne artikel.
Lidt generel viden
For de fleste heteroseksuelle organismer på vores planet er seksuel reproduktion karakteristisk. I dette tilfælde har kønscellerne et halvt kromosomsæt, som kaldes haploid (n). Som et resultat af fusionen af kønsceller dannes der en zygote, hvor diploidien genoprettes, og kromosomsættet betegnes 2n, som er essensen af meiose (kortvarigt).
For eksempel har Drosophila (frugtflue) kun 4 kromosomer - dette er et diploid sæt. Gameter i hendes kerne har kun 2 kromosomer. Hos mennesker er der i hver celle i kernen 46 kromosomer, og i kønscellerne (æg og sædceller) - 23 hver.
Mengenoprettelse af diploidi under seksuel reproduktion er kun en lille del af, hvad essensen af meiose er.
Kromosomer og kromatider
For at forstå følgende materiale er det vigtigt at forstå forskellen mellem de to.
Kromosomer (betegnelsen n bruges) kaldes bærere af genetisk materiale, men disse er simpelthen DNA-molekyler (deoxyribonukleinsyre), der formerer sig spiraliseret og er placeret i cellekernen af eukaryote celler (der har en kerne med en membranskede).) organismer. I den form, som vi er vant til at se dem i lærebøger og opslagsbøger (billedet ovenfor viser menneskelige kromosomer), bliver de kun mærkbare under interfase, før celledeling, når de allerede er fordoblet.
Men kromatiderne (betegnes med) - dette er blot den strukturelle del af kromosomet, som allerede har gennemgået replikationsprocessen (fordobling) i interfasen før celledeling. Et kromatid er en af to kopier af DNA, der i dette øjeblik er forbundet med en særlig indsnævring (centromer).
Så længe to kromatider er forbundet med en centromer, kaldes de søsterkromatider. Og kun under den seksuelle deling af celler (meiose) adskiller de og repræsenterer uafhængige enheder af arveligt materiale, og hvis krydsning fandt sted mellem dem (mere om det senere), så undergik de ændringer i gensekvensen.
Alle kromosomer er forskellige i form og størrelse inden for et homologt (identisk) par. Hele sættet af kromosomer i celler af samme art kaldes en karyotype. Så hos mennesker er karyotypen 46 kromosomer,hvoraf 22 par er homologe eller autosomer, og 23 par er kønskromosomer (X og Y). I menneskelige kønsceller (sæd og æg) er der et halvt (haploid) sæt kromosomer - 23 autosomer og 1 kønskromosom (X eller Y).
Just meiosis giver et sådant sæt i gameter.
Specialcelledeling
Specifik deling med dannelse af kønsceller - meiose (fra det græske ord Μείωσις, som betyder reduktion) er et sæt af to på hinanden følgende celledelinger, som et resultat af, at kernen deler sig to gange, og kromosomerne kun én gang. På grund af dette er der et fald (reduktion) af kromosomsættet i gameter med det halve, hvilket, når de smelter sammen, genopretter zygotens diploidi. Dette er dens biologiske betydning.
Meiose (dens faser) i alle levende organismer forekommer på samme måde:
- Den første division (reduktion), hvorefter antallet af kromosomer halveres.
- Den anden division (ligning) forekommer som en simpel division (mitose). Det kaldes også nivellering.
Første meiotisk division
Under forberedelsen af en celle til deling (interfase) i kernen fordobles antallet af kromosomer (der er 4 n), hvilket er typisk for celler, der deler sig ved simpel deling (mitose). I cellerne i forstadierne til gameter (hos mennesker, spermatocytter og oocytter) forekommer en sådan fordobling ikke i interfasen, og cellen starter meiose med et sæt 2n-kromosomer og passererfølgende trin:
- Profase I. På dette stadium bliver kromosomerne tættere og tættere sammen. Konjugation (adhæsion) af homologe kromosomer (et par) forekommer, hvor krydsning sker. Denne proces er kun karakteristisk for meiose (hvad er essensen, vil vi beskrive nedenfor). Derefter adskilles kromosomerne, cellekernens skal ødelægges, og delingsspindelen begynder at dannes.
- Metafase I. Spindelfibrene fæstner sig til kromosomernes centromerer, og de er selv placeret langs delingsækvator over for hinanden, og ikke langs samme linje (som i mitose).
- Anafase I. Spindeltråde strækker kromosomerne til polerne. Kort fort alt ligger meiosens betydning og essens i denne divisionsfase - polerne har n kromosomer.
- Telofase I. På dette stadium dannes nukleare kuverter. Hos dyr og nogle planter sker yderligere deling af cytoplasmaet, og der dannes to datterceller.
De dannede celler går i interfase, som enten er meget kort eller fraværende.
Anden meiotisk division
Meiosis II har de samme faser:
- Profase II. Kromosomer bliver tættere, kernemembraner forsvinder, og fissionsspindlen begynder at dukke op (foto ovenfor).
- Under metafase II fortsætter dannelsen af spindlen, og kromosomerne er placeret langs delingsækvator.
- Anafase II. Kromosomer strækkes til cellens poler (billede nedenfor).
- Telofase II. Nukleare membraner dannes, cytoplasmaet deles mellemto celler.
Med denne opdeling ændres antallet af kromosomer ikke, men hver af dem består kun af et kromatid (strukturel enhed). Dette er essensen af meiose II. Celler dannes med et haploid sæt kromosomer i hver (n).
Biologisk betydning af meiose
Hvad det er, er det allerede blevet klart:
- Meiosis er en perfekt mekanisme, der sikrer konstanten af karyotypen (antal kromosomer) af en art, der er iboende i seksuel reproduktion.
- På grund af to på hinanden følgende opdelinger af meiose bliver antallet af kromosomer i gameter haploide, og det bliver logisk at genoprette diploidy, når de smelter sammen (befrugter) med dannelsen af en zygote med den oprindelige diploide karyotype.
- Det er meiose, der giver en sådan egenskab ved organismer som variabilitet. I profase I - på grund af overkrydsning, og i anafase I - på grund af, at homologe kromosomer med forskellige gener kan ende i forskellige kønsceller.
Hvad er Crossover
Lad os vende tilbage til profase I om meiose. Det er i dette øjeblik, hvor de homologe kromosomer har nærmet sig og næsten klistret sammen, at en udveksling mellem dem af et hvilket som helst sted kan forekomme. Det er denne udveksling, der kaldes crossing over, som bogstaveligt oversat fra engelsk (crossing over) betyder krydsning eller krydsning
Med andre ord kan en del af et kromosom bytte plads med den samme del af et andet kromosom fra det samme par. Denne mekanisme tilvejebringer rekombinativ genetisk variabilitet af organismer. blandergener fører til øget biodiversitet inden for en enkelt art.
Livscyklus og meiose
Afhængigt af hvilket stadium af livscyklussen meiose forekommer, er der tre typer meiose i biologien:
- Initial (zygote) opstår umiddelbart efter befrugtning i zygoten. Denne type meiose er typisk for organismer med en overvægt af den haploide fase i livscyklussen. Disse er svampe (ascomycetes og basidomycetes), nogle alger (chlamydomonas), protozoer (sporozoer).
- Mellem (spore) meiose forekommer under dannelsen af sporer i organismer med en ensartet vekslen af diploide og haploide former. Disse er højere sporer (mosser, køllemoser, padderok, bregner), gymnospermer og angiospermer. Blandt dyr er denne type meiose karakteristisk for marine protozoer foraminifera.
- Endelig (gametisk) meiose er iboende i alle flercellede dyr, fucus-tang og nogle protozoer (ciliater). I disse organismer dominerer den diploide fase i livscyklussen, og kun kønsceller har et haploid sæt kromosomer.
Summarize
Eleverne stifter bekendtskab med essensen af meiose i 6. klasse, når de studerer protozoer, alger og går videre til studiet af plantebiologi. Dette nøglebegreb for generel biologi og mekanismerne for dannelse af kønsceller (gameter) giver os mulighed for at forstå fællesligheden af alt liv på vores planet, at forstå de forskellige livscyklusser for planter og dyr.
Desuden er det meiose, vi skal væreer taknemmelige for den intraspecifikke mangfoldighed af den biologiske art Homo sapiens. Under studiet af biologi i de efterfølgende klasser fortsætter eleverne med at studere faserne af seksuel opdeling, og når de stifter bekendtskab med genetik, lovene for arvelighed og variabilitet.
At studere mekanismerne for forskellige celledelinger giver os mulighed for at forstå det unikke og hensigtsmæssige ved naturlovene, som er blevet dannet over milliarder af års evolution på en enkelt planet i solsystemet. Og vi var heldige at blive født på den.
