Alle vet at med seksuell reproduksjon oppstår en ny organisme som følge av sammensmeltingen av to kjønnsceller (kjønnsceller). Gametogenese, eller dannelsen av generative celler, skjer gjennom en spesifikk deling k alt meiose. Hva er essensen av denne prosessen, hva er dens stadier, vil vi fortelle i denne artikkelen.
Litt generell kunnskap
For de fleste heteroseksuelle organismer på planeten vår er seksuell reproduksjon karakteristisk. I dette tilfellet har kjønnscellene et halvt kromosomsett, som kalles haploid (n). Som et resultat av sammensmeltingen av kjønnsceller dannes det en zygote, der diploidien gjenopprettes, og settet med kromosomer er betegnet 2n, som er essensen av meiose (kort).
For eksempel har Drosophila (fruktflue) bare 4 kromosomer - dette er et diploid sett. Kjønnsceller i kjernen hennes har bare 2 kromosomer. Hos mennesker er det i hver celle i kjernen 46 kromosomer, og i kjønnscellene (egg og sædceller) - 23 hver.
Mengjenoppretting av diploidi under seksuell reproduksjon er bare en liten del av hva essensen av meiose er.
kromosomer og kromatider
For å forstå følgende materiale er det viktig å forstå forskjellen mellom de to.
Kromosomer (betegnelsen n brukes) kalles bærere av genetisk materiale, men disse er ganske enkelt DNA-molekyler (deoksyribonukleinsyre), multipliserer spiralisert og lokalisert i cellekjernen til eukaryote celler (som har en kjerne med en membrankappe).) organismer. I den formen vi er vant til å se dem i lærebøker og oppslagsverk (bildet over viser menneskelige kromosomer), blir de merkbare bare under interfase, før celledeling, når de allerede har doblet seg.
Men kromatidene (betegnet med) - dette er bare den strukturelle delen av kromosomet, som allerede har gått gjennom prosessen med replikasjon (dobling) i interfasen før celledeling. Et kromatid er en av to kopier av DNA som i dette øyeblikk er forbundet med en spesiell innsnevring (sentromer).
Så lenge to kromatider er forbundet med en sentromer, kalles de søsterkromatider. Og bare under den seksuelle deling av celler (meiose) skiller de seg og representerer uavhengige enheter av arvemateriale, og hvis kryssing skjedde mellom dem (mer om det senere), så gjennomgikk de endringer i gensekvensen.
Alle kromosomer er forskjellige i form og størrelse innenfor ett homologt (identisk) par. Hele settet med kromosomer i celler av samme art kalles en karyotype. Så hos mennesker er karyotypen 46 kromosomer,hvorav 22 par er homologe eller autosomer, og 23 par er kjønnskromosomer (X og Y). I menneskelige kjønnsceller (sæd og egg) er det et halvt (haploid) sett med kromosomer - 23 autosomer og 1 kjønnskromosom (X eller Y).
Just meiosis gir et slikt sett i gameter.
Spesialcelledeling
Spesifikk deling med dannelse av kjønnsceller - meiose (fra det greske ordet Μείωσις, som betyr reduksjon) er et sett av to påfølgende celledelinger, som et resultat av at kjernen deler seg to ganger, og kromosomene bare én gang. På grunn av dette er det en reduksjon (reduksjon) av kromosomsettet i gametene med halvparten, som, når de smelter sammen, gjenoppretter diploidien til zygoten. Dette er dens biologiske betydning.
Meiose (dens faser) i alle levende organismer skjer på samme måte:
- Første divisjon (reduksjon), hvoretter antall kromosomer halveres.
- Den andre divisjonen (likning) skjer som en enkel divisjon (mitose). Det kalles også utjevning.
Første meiotiske divisjon
Under klargjøring av en celle for deling (interfase) i kjernen dobles antallet kromosomer (det er 4 n), noe som er typisk for celler som deler seg ved enkel deling (mitose). I cellene til forløperne til kjønnsceller (hos mennesker, spermatocytter og oocytter) skjer ikke en slik dobling i interfasen, og cellen starter meiose med et sett med 2n kromosomer og passererfølgende trinn:
- Profase I. På dette stadiet blir kromosomene tettere og tettere sammen. Konjugering (adhesjon) av homologe kromosomer (ett par) forekommer, hvor kryssing skjer. Denne prosessen er bare karakteristisk for meiose (hva er essensen, vil vi beskrive nedenfor). Deretter separeres kromosomene, skallet til cellekjernen blir ødelagt, og delingsspindelen begynner å dannes.
- Metafase I. Spindelfibrene fester seg til sentromerene til kromosomene, og de er selv plassert langs delingsekvator motsatt hverandre, og ikke langs samme linje (som i mitose).
- Anafase I. Spindeltråder strekker kromosomene til polene. Kort sagt, meningen og essensen av meiose ligger i denne fasen av delingen - polene har n kromosomer.
- Telofase I. På dette stadiet dannes atomkonvolutter. Hos dyr og enkelte planter skjer ytterligere deling av cytoplasma og to datterceller dannes.
De dannede cellene går inn i interfase, som enten er veldig kort eller fraværende.
Andre meiotisk divisjon
Meiosis II har de samme fasene:
- Profase II. Kromosomer blir tettere, kjernemembraner forsvinner, og fisjonsspindelen begynner å dukke opp (bildet over).
- Under metafase II fortsetter dannelsen av spindelen, og kromosomene er plassert langs delingsekvator.
- Anafase II. Kromosomene strekkes til cellens poler (bildet nedenfor).
- Telofase II. Det dannes kjernemembraner, cytoplasmaet deles mellomto celler.
Med denne inndelingen endres ikke antall kromosomer, men hver av dem består av kun ett kromatid (strukturell enhet). Dette er essensen av meiose II. Celler dannes med et haploid sett med kromosomer i hver (n).
Biologisk betydning av meiose
Hva det er, har det allerede blitt klart:
- Meiosis er en perfekt mekanisme som sikrer konstansen til karyotypen (antall kromosomer) til en art som er iboende i seksuell reproduksjon.
- På grunn av to påfølgende oppdelinger av meiose, blir antallet kromosomer i kjønnsceller haploide og det blir logisk å gjenopprette diploidy når de smelter sammen (befrukter) med dannelsen av en zygote med den opprinnelige diploide karyotypen.
- Det er meiose som gir slike egenskaper til organismer som variabilitet. I profase I – på grunn av overkryssing, og i anafase I – på grunn av at homologe kromosomer med ulike gener kan havne i ulike gameter.
Hva er Crossover
La oss gå tilbake til profase I om meiose. Det er i dette øyeblikket, når de homologe kromosomene har nærmet seg og nesten festet seg sammen, at en utveksling mellom dem av et hvilket som helst sted kan skje. Det er denne utvekslingen som kalles crossing over, som bokstavelig oversatt fra engelsk (crossing over) betyr kryssing eller kryssing
Med andre ord kan en del av et kromosom bytte plass med samme del av et annet kromosom fra samme par. Denne mekanismen gir rekombinativ genetisk variasjon av organismer. stokkinggener fører til økt biologisk mangfold innenfor en enkelt art.
Livssyklus og meiose
Avhengig av hvilket stadium av livssyklusen meiose oppstår, er det tre typer meiose i biologi:
- Initial (zygote) oppstår umiddelbart etter befruktning i zygote. Denne typen meiose er typisk for organismer med en overvekt av den haploide fasen i livssyklusen. Dette er sopp (ascomycetes og basidomycetes), noen alger (chlamydomonas), protozoer (sporozoa).
- Intermediær (spore) meiose oppstår under dannelse av sporer i organismer med en jevn veksling av diploide og haploide former. Dette er høyere sporer (moser, klubbmoser, kjerringrokk, bregner), gymnospermer og angiospermer. Blant dyr er denne typen meiose karakteristisk for marine protozoer foraminifera.
- Endelig (gametisk) meiose er iboende i alle flercellede dyr, fucus tang og noen protozoer (ciliater). Hos disse organismene dominerer den diploide fasen i livssyklusen, og bare kjønnsceller har et haploid sett med kromosomer.
Sumarize
Elevene blir kjent med essensen av meiose i 6. klasse når de studerer protozoer, alger og går videre til studiet av plantebiologi. Dette nøkkelbegrepet for generell biologi og mekanismene for dannelse av kjønnsceller (gameter) lar oss forstå fellesskapet til alt liv på planeten vår, for å forstå de ulike livssyklusene til planter og dyr.
I tillegg er det meiose vi skal væreer takknemlige for det intraspesifikke mangfoldet til den biologiske arten Homo sapiens. Under studiet av biologi i påfølgende klasser fortsetter studentene å studere fasene av seksuell deling, og når de blir kjent med genetikk, lovene for arv og variasjon.
Å studere mekanismene for ulike celledelinger lar oss forstå det unike og hensiktsmessige ved naturlovene, som har blitt dannet over milliarder av år med evolusjon på en enkelt planet i solsystemet. Og vi var heldige som ble født på den.
