МЕЙОЗ: ФУНКЦИИ, ФАЗЫ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ - БИОЛОГИЯ - 2025

Мейоз является тип клеточного деления, характеризующего эукариотические организмы, жизненный цикл является фаза полового размножения. Благодаря этому процессу количество хромосом в делящихся клетках уменьшается вдвое, поэтому он также известен как «редуктивное деление».

Согласно основам клеточной теории «каждая клетка происходит из другой клетки», и известно, что одна клетка дает начало другой в результате процесса деления, состоящего из дублирования ее внутренних компонентов (ДНК, белков и т. Д.) ) и их разделение на две «дочерние» клетки, которые практически идентичны друг другу.

Краткая схема мейоза: 1) Дупликация хромосом 2) Спаривание гомологичных хромосом 3) Скрещивание 4) Первое мейотическое деление (по одной каждой из дублированных хромосом на дочернюю клетку) 5) Второе мейотическое деление (по одной хромосоме от каждой по одной на дочернюю ячейку) (Источник: Питер Коксхед через Wikimedia Commons)

Этот процесс обеспечивает непрерывность жизни и «неизменную» передачу генетического материала последующим поколениям. Мейоз возникает как в клетках многоклеточных организмов, так и у одноклеточных организмов (простейшие, дрожжи и бактерии, среди многих других).

Для некоторых организмов это основная форма размножения, известная как бесполое размножение. Однако воспроизводство многоклеточных живых существ, которые имеют разные циклы развития, немного сложнее и подразумевает, что все клетки одного и того же организма сформированы из особой клетки, называемой зиготой.

Зигота является результатом процесса, называемого половым размножением, который включает в себя слияние двух гаметических или половых клеток, производимых двумя разными людьми (обычно «мужчиной» и «женщиной») и которые обладают половиной генетической информации. каждый.

Процесс производства этих половых клеток известен у многоклеточных организмов как мейоз, и его основная функция заключается в производстве клеток с половиной хромосомной нагрузки, то есть гаплоидных клеток.

Функция мейоза

Мейоз - это центральная часть или «сердце» полового размножения, которое, по-видимому, является эволюционно выгодным «приобретением», поскольку оно было принято большинством видов животных и растений.

Этот процесс включает комбинацию двух разных геномов, которая заканчивается формированием потомства с «новым» генетическим даром, что, в свою очередь, подразумевает увеличение изменчивости.

Посредством этого редуктивного деления клеток специализированные клетки в организме многоклеточных животных и растений, известные как клетки зародышевой линии, производят половые или гаметические клетки, которые при слиянии дают начало клетке, называемой зиготой. ,

Уменьшение числа хромосом в результате мейоза является важным шагом для объединения двух половых клеток, которые производятся для «регенерации» диплоидного хромосомного набора в следующем поколении, обеспечивая преемственность вида.

Возможно уменьшение количества хромосом, так как во время мейоза за одним раундом репликации ДНК следуют два последовательных раунда сегрегации хромосом.

Конкурентное преимущество

Тот факт, что две особи размножаются половым путем и происходит слияние двух генетически разных гамет, чьи хромосомы также были ранее «смешаны» посредством случайных процессов », может означать эволюционное преимущество с точки зрения конкуренции.

Мейоз, который дает начало клеткам с новой генетической комбинацией, которые сливаются во время полового размножения, позволяет индивидуумам, которые являются продуктом такого размножения, адаптироваться для выживания в средах, которые существенно различаются.

Устранение «вредных» аллелей

Поскольку популяция подвержена появлению новых аллелей в результате мутаций (многие из которых могут быть вредными или вредными), мейоз и половое размножение могут способствовать быстрому устранению этих аллелей, предотвращая их накопление и дальнейшее распространение.

Фазы мейоза

Мейотический процесс можно объяснить как «разделение» или «распределение» хромосом в клетке, при делении которой ее хромосомная нагрузка снижается, что происходит через два деления, известных как первое мейотическое деление и второе мейотическое деление, т.е. Последнее очень похоже на митотическое деление.

Как будет показано ниже, каждый из двух мейозов состоит из профазы, метафазы, анафазы и телофазы.

Фазы мейоза (Источник: Boumphreyfr через Wikimedia Commons)

- Первое мейотическое деление

Мейоз I или первое деление мейоза начинается с объединения членов каждой гомологичной пары хромосом (материнской и отцовской хромосом, которые диплоидные организмы наследуют от своих родителей).

Интерфейс

Как и в митозе, фаза клеточного цикла зародышевой линии, предшествующая мейозу, является интерфейсом. На этой стадии происходит единственное событие репликации клеточной ДНК, которое генерирует материнскую и отцовскую хромосомы (они являются диплоидными клетками), каждая из которых состоит из двух сестринских хроматид.

Профаза I

Во время профазы I мейоза I соединение или физический контакт между гомологичными хромосомами (эквивалентными хромосомами от двух разных родителей, отца и матери) происходит по всей их длине.

Это событие известно как синапс, и это процесс, посредством которого связаны четыре хроматиды, по две от каждой гомологичной хромосомы, поэтому результирующая структура называется тетрадным или двухвалентным комплексом (количество тетрад в клетке во время профазы равно эквивалентно гаплоидному числу хромосом).

В каждой тетраде несестринские хроматиды, то есть принадлежащие к гомологичным хромосомам, рекомбинируют посредством процесса, называемого кроссовером, который приводит к генетическому обмену между хромосомами путем «вырезания и вставки» случайных фрагментов в случайных положениях, создание новых комбинаций генов.

После того, как происходит рекомбинация, центромеры гомологичных хромосом разделяются, оставаясь объединенными только областями, известными как хиазмы, которые соответствуют сайтам кроссовера. Сестринские хроматиды, однако, остаются прикрепленными через центромеру.

Во время этой фазы мейоза I клетки растут и синтезируют резервные молекулы. Кроме того, оценивается образование веретена микротрубочек, и в поздней профазе I ядерная оболочка исчезает, и тетрады хроматид отчетливо видны под световым микроскопом.

Эта фаза заканчивается, когда тетрады выстраиваются в экваториальной плоскости делящейся клетки.

Метафаза I

Во время метафазы волокна веретена микротрубочек прикрепляются к центромерам гомологичных хромосом и к противоположным полюсам клетки; Это противоположно тому, что происходит во время митоза, в котором центромеры сестринских хроматид прикрепляются к микротрубочкам на противоположных полюсах.

Анафаза I

В этой фазе дублированные гомологичные хромосомы разделяются, поскольку они «притягиваются» к противоположным полюсам клетки благодаря микротрубочкам веретена. Таким образом, на каждом полюсе обнаруживается случайная комбинация хромосом, но только по одному члену каждой гомологичной пары.

Во время анафазы I сестринские хроматиды остаются прикрепленными друг к другу через свои центромеры, что отличается от митоза, поскольку во время митотической анафазы сестринские хроматиды разделены на противоположных полюсах клетки.

Телофаза I

В этот момент хроматиды «деконденсируются», то есть становятся менее заметными под микроскопом, теряя свою характерную форму. Ядерная оболочка реорганизуется, и происходит цитокинез или разделение дочерних клеток, которые имеют гаплоидное число хромосом, но состоят из дублированных хромосом (с их двумя хроматидами).

Между телофазой I и следующим делением мейоза проходит короткий промежуток времени, известный как интеркинез, хотя он встречается не у всех организмов.

- Второе мейотическое деление

Во время второго деления сестринские хроматиды разделяются, как это происходит во время митоза, но без предварительной репликации ДНК.

Профаза II

Профаза II очень похожа на митотическую профазу. На этом этапе не происходит объединения гомологичных хромосом и кроссовера.

В профазе II хроматиды снова становятся видимыми, то есть хроматин конденсируется. Волокна веретена расходятся от каждого полюса, удлиняясь к центромерам, соединяющим сестринские хроматиды.

Наконец, ядерная оболочка исчезает, и микротрубочки с противоположных полюсов достигают центромеры каждой хроматиды, и они выравниваются в экваториальной плоскости клетки.

Метафаза II

Метафаза II отличается от метафазы I количеством хроматид, выстраивающихся в экваториальной плоскости. В метафазе I видны тетрады, а во II наблюдаются только сестринские хроматиды той же хромосомы, что и в митотической метафазе.

Анафаза II

На этой стадии сестринские хроматиды отделяются по мере их смещения к противоположным полюсам клетки. С этого момента каждая хроматида считается независимой хромосомой.

Телофаза II

Таким образом, в начале телофазы ядерная оболочка регенерирует на недублированном наборе гомологичных хромосом, который был распределен в каждом полюсе клетки, после чего происходит цитокинез или разделение дочерних клеток.

Мейотическое деление диплоидной клетки дает четыре гаплоидных клетки, каждая из которых имеет различную комбинацию генов, поскольку происходит рекомбинация.

Ссылки

1. Альбертс, Б., Брей, Д., Хопкин, К., Джонсон, А.Д., Льюис, Дж., Рафф, М.,… и Уолтер, П. (2013). Существенная клеточная биология. Наука о гирляндах.
2. Бернштейн, Х., Бернштейн, К. (2013). Эволюционное происхождение и адаптивная функция мейоза. В мейозе. IntechOpen.
3. Хант, Пенсильвания, и Хассолд, Т.Дж. (2002). Секс имеет значение в мейозе. Science, 296 (5576), 2181-2183.
4. Клекнер, Н. (1996). Мейоз: как это могло работать? Слушания Национальной академии наук, 93 (16), 8167-8174.
5. Соломон, Е.П., Берг, Л.Р., и Мартин, Д.В. (2011). Биология (9-е изд.). Брукс / Коул, Cengage Learning: США.
6. Вильнев, AM, и Хиллерс, KJ (2001). Откуда мейоз? Ячейка, 106 (6), 647-650.