Zawartość
- Podział komórek i proste eukarionty
- Podział komórek i bardziej złożone eukarionty
- Chromosomy i redukcja
- Matematyka chromosomowa i zaburzenia genetyczne
- Fazy mejozy
- Co się dzieje podczas mejozy I?
- Co się dzieje w Meiosis II, Prophase II?
- Co się dzieje w mejozie II, metafazie II?
- Co się dzieje w mejozie II, anafazie II?
- Co się dzieje w mejozie II, telofazie II?
- Kiedy mejoza dzieje się u ludzi?
- Czekaj, co? Zatrzymaj i uruchom mejozę
Kiedy słyszysz termin rozmnażanie płciowe, możesz nie od razu wyobrazić sobie podział komórek (chyba że jesteś już miłośnikiem biologii komórki). Jednak określony typ podziału komórek o nazwie mejoza ma kluczowe znaczenie dla działania reprodukcji płciowej, ponieważ tworzy gamety lub komórki płciowe odpowiednie dla tego rodzaju reprodukcji.
Naukowcy i nauczyciele nauk ścisłych czasami nazywają mejozę podział redukcji. Wynika to z tego, że komórki zarodkowe, które mają stać się gametami, muszą zmniejszyć ich liczba chromosomów przed nimi podzielić do produkcji tych komórek płciowych, takich jak plemniki lub komórki jajowe u ludzi lub komórki zarodników w roślinach.
Ten podział redukcyjny utrzymuje prawidłową liczbę chromosomów z jednego pokolenia na następne, a także zapewnia różnorodność genetyczną potomstwa.
Podział komórek i proste eukarionty
Podział komórek, który obejmuje zarówno mitozę, jak i mejozę, po prostu umożliwia a komórka macierzysta podzielić na dwa (lub więcej) komórki potomne. Podział ten umożliwia komórkom reprodukcję, zarówno seksualną, jak i bezpłciową.
Jednokomórkowe organizmy eukariotyczne, takie jak ameby i drożdże, wykorzystują mitozę do podziału na komórki potomne, które są identyczne z komórką rodzicielską podczas rozmnażania bezpłciowego. Ponieważ te komórki potomne są dokładnymi replikami komórki rodzicielskiej, różnorodność genetyczna jest minimalna.
Powiązana treść: Faza S.
Podział komórek i bardziej złożone eukarionty
U bardziej złożonych eukariontów, którzy używają rozmnażania płciowego, takich jak ludzie, mitoza odgrywa także ważną rolę. Obejmują one wzrost komórek i gojenie się tkanek.
Kiedy twoje ciało musi rosnąć lub zamieniać komórki skóry, złuszcza się przez cały czas, komórki w tym miejscu ulegną mitozie w celu zastąpienia utraconych komórek lub zwiększenia objętości. W przypadku gojenia się ran komórki na krawędziach uszkodzonej tkanki przechodzą mitozę w celu zamknięcia urazu.
Proces mejozaz drugiej strony to sposób, w jaki złożone organizmy eukariotyczne wytwarzają gamety w celu rozmnażania płciowego. Ponieważ ten program komórkowy przetasowuje informacje genetyczne zakodowane w chromosomach, komórki potomne są genetycznie unikalne, a nie identyczne kopie komórek rodzicielskich (lub innych komórek potomnych).
Ta wyjątkowość może sprawić, że niektóre komórki potomne będą bardziej zdolne do przetrwania.
Chromosomy i redukcja
Twoje chromosomy są formą twojego DNA, które jest pakowane przez owijanie nici materiału genetycznego wokół wyspecjalizowanych białek histony. Każdy chromosom zawiera setki lub tysiące genów, które kodują cechy, które odróżniają cię od innych ludzi. Ludzie zwykle mają 23 pary chromosomów lub 46 całkowitych chromosomów w każdej komórce ciała zawierającej DNA.
Aby matematyka działała podczas produkcji gamet, rodzic komórki diploidalne z 46 chromosomami każdy musi zmniejszyć swój zestaw chromosomów o połowę, aby stać się haploidalnymi komórkami potomnymi z 23 chromosomami każdy.
Plemniki i komórki jajowe muszą być komórki haploidalne ponieważ połączą się, aby stworzyć nowego człowieka podczas zapłodnienia, zasadniczo łącząc przenoszone przez nich chromosomy.
Matematyka chromosomowa i zaburzenia genetyczne
Jeśli liczba chromosomów w tych komórkach nie zostanie zmniejszona przez mejozę, powstałe potomstwo miałoby 92 chromosomy zamiast 46, a następne pokolenie miałoby 184 i tak dalej. Zachowanie liczby chromosomów z jednego pokolenia na drugie jest ważne, ponieważ umożliwia każdemu pokoleniu korzystanie z tych samych programów komórkowych.
Nawet jeden dodatkowy (lub brakujący) chromosom może powodować poważne zaburzenia genetyczne.
Na przykład zespół Downa występuje, gdy istnieje dodatkowa kopia chromosomu 21, co daje osobom z tym zaburzeniem 47 chromosomów zamiast 46.
Chociaż podczas mejozy mogą i zdarzają się błędy, podstawowy program zmniejszania liczby chromosomów przed podziałem na gamety gwarantuje, że większość potomstwa skończy z prawidłową liczbą chromosomów.
Fazy mejozy
Mejoza obejmuje dwie fazy, zwane mejozą I i mejozą II, które występują kolejno. Mejoza I produkuje dwie haploidalne komórki potomne o niepowtarzalnym charakterze chromatydy, które są prekursorami chromosomów.
Mejoza II jest nieco podobna do mitozy, ponieważ dzieli te dwie haploidalne komórki potomne z pierwszej fazy na cztery haploidalne komórki potomne. Jednak mitoza występuje we wszystkich komórkach somatycznych, podczas gdy mejoza występuje tylko w tkankach rozrodczych, takich jak jądra i jajniki u ludzi.
Każda z faz mejozy obejmuje podfazy. W przypadku mejozy I są to profaza I, metafaza I, anafaza I i telofaza I. W przypadku mejozy II są to profaza II, metafaza II, anafaza II i telofaza II.
Co się dzieje podczas mejozy I?
Aby zrozumieć znaczenie nakrętek i mejozy II, pomocne jest podstawowe zrozumienie mejozy I, ponieważ druga faza mejozy opiera się na pierwszej. Poprzez serię regulowanych kroków określonych w podfazach mejoza I wyciąga sparowane chromosomy, zwane chromosomy homologiczne, komórki macierzystej po przeciwnych stronach komórki, aż każdy biegun zawiera klaster 23 chromosomów. W tym momencie komórka dzieli się na dwie części.
Każdy z tych zredukowanych chromosomów zawiera dwie nici siostrzane, zwane chromatydy siostrzane, trzymane razem przez centromer. Najłatwiej jest je sobie wyobrazić w skondensowanych wersjach, które można sobie wyobrazić jako motyle. Lewy zestaw skrzydeł (jeden chromatyd) i prawy zestaw skrzydeł (drugi chromatyd) łączą się z ciałem (centromer).
Mejoza I obejmuje także trzy mechanizmy zapewniające różnorodność genetyczną potomstwa. Podczas krzyżowania homologiczne chromosomy wymieniają małe regiony DNA. Później losowa segregacja zapewnia, że dwie wersje genów z tych chromosomów wtasowują się losowo i niezależnie do gamet.
Niezależny asortyment zapewnia, że chromatydy siostrzane wylądują w oddzielnych gametach. W sumie mechanizmy te tasują talię genetyczną, tworząc wiele możliwych kombinacji genów.
Co się dzieje w Meiosis II, Prophase II?
Po mejozie, którą ukończyłem, mejoza II przejmuje kontrolę. Podczas pierwszej fazy mejozy II, zwanej propazą II, komórka przygotowuje maszynę potrzebną do podziału komórki do pracy. Po pierwsze, rozpuszczają się dwa obszary jądra komórki, jądro i otoczka jądra.
Następnie siostrzane chromatydy skraplać, co oznacza, że odwadniają się i zmieniają kształt, aby stać się bardziej kompaktowy. Wydają się teraz grubsze, krótsze i bardziej zorganizowane niż w stanie nieskondensowanym, zwanym chromatyną.
Komórka centrosomylub centra organizujące mikrotubule migrują na przeciwne strony komórki i tworzą między nimi wrzeciono. Centra te produkują i organizują mikrotubule, które są filamentami białkowymi, które pełnią w komórce różnorodne role.
Podczas profazy II mikrotubule tworzą włókna wrzeciona które ostatecznie wykonają ważne funkcje transportowe podczas późniejszych etapów mejozy II.
Co się dzieje w mejozie II, metafazie II?
Druga faza, zwana metafazą II, polega na przesunięciu chromatyd siostrzanych do właściwej pozycji do podziału komórek. Aby to zrobić, te włókna wrzeciona przyczepiają się do centromer, który jest wyspecjalizowanym regionem DNA łączącym chromatydy siostrzane razem jak pas lub ciało motyla, którego wyobrażałeś sobie, gdzie lewe i prawe skrzydło są chromatydami siostrzanymi.
Po podłączeniu do centromeru włókna wrzeciona wykorzystują swoje mechanizmy lokalizacyjne do popychania chromatyd siostrzanych do środka komórki. Po dotarciu do środka włókna wrzeciona nadal popychają chromatydy siostrzane, aż zrówną się wzdłuż linii środkowej komórki.
Co się dzieje w mejozie II, anafazie II?
Teraz, gdy chromatydy siostrzane są ułożone wzdłuż linii środkowej i przymocowane w centromerze do włókien wrzeciona, można rozpocząć pracę dzielenia ich na komórki potomne. Końce włókien wrzeciona, które nie są przymocowane do chromatyd siostrzanych, są zakotwiczone w centrosomach zlokalizowanych po obu stronach komórki.
Włókna wrzeciona zaczynają się kurczyć, rozkręcając chromatydy siostrzane, aż się rozdzielą. W tym czasie skurcz włókien wrzeciona w centrosomach działa jak szpula, odciągając siostrzane chromatydy od siebie, a także przeciągając je w stronę przeciwnych stron komórki. Naukowcy nazywają teraz siostrzane chromatydy chromosomy siostrzane, przeznaczone dla oddzielnych komórek.
Co się dzieje w mejozie II, telofazie II?
Teraz, gdy włókna wrzeciona z powodzeniem podzieliły chromatydy siostrzane na oddzielne siostrzane chromosomy i przetransportowały je na przeciwne strony komórki, sama komórka jest gotowa do podziału. Po pierwsze, chromosomy dekondensują się i wracają do swojego normalnego, nitkowatego stanu jak chromatyna. Ponieważ włókna wrzeciona wykonały swoją pracę, nie są już potrzebne, więc wrzeciono się rozkłada.
Wszystko, co teraz pozostało do zrobienia przez komórkę, jest podzielone na dwie części za pomocą mechanizmu zwanego cytokineza. Aby to zrobić, koperta jądrowa formuje się ponownie i tworzy wgłębienie w środku komórki, zwane bruzdą rozszczepiającą. Sposób, w jaki komórka określa, gdzie narysować tę bruzdę, pozostaje niejasny, a temat ożywionej debaty wśród naukowców badających cytokinezę.
Kompleks białkowy zwany pierścieniem skurczowym aktyna-miozyna powoduje wzrost błony komórkowej (i ściany komórkowej w komórkach roślinnych) wzdłuż bruzdy cytokinezy, ściskając komórkę na dwie części. Jeśli bruzda rozszczepiająca utworzy się w odpowiednim miejscu, z chromosomami siostrzanymi posegregowanymi na osobne strony, chromosomy siostrzane znajdują się teraz w osobnych komórkach.
Są to obecnie cztery haploidalne komórki potomne, które zawierają unikalną, różnorodną informację genetyczną, którą znacie jako komórki plemników lub komórki jajowe (lub komórki zarodników w roślinach).
Kiedy mejoza dzieje się u ludzi?
Jednym z najbardziej interesujących aspektów mejozy jest występowanie u ludzi, które różni się w zależności od przynależności seksualnej danej osoby. U mężczyzn płci męskiej po początkowym okresie dojrzewania mejoza odbywa się nieprzerwanie i produkuje cztery haploidalne plemniki na rundę, z których każda jest gotowa do zapłodnienia komórki jajowej i wyprodukowania potomstwa, jeśli będzie taka możliwość.
Jeśli chodzi o kobiety, harmonogram mejozy jest inny, bardziej skomplikowany i znacznie dziwniejszy. W przeciwieństwie do mężczyzn, którzy stale produkują komórki plemników od okresu dojrzewania aż do śmierci, kobiety rodzą się z dożywotnim zapasem jaj już w tkankach jajników.
Czekaj, co? Zatrzymaj i uruchom mejozę
To trochę oszałamiające, ale kobiety płci żeńskiej przechodzą część mejozy I, gdy same są płodami. Powoduje to wytwarzanie komórek jajowych w jajnikach płodu, a następnie mejoza zasadniczo przechodzi w tryb offline, dopóki nie zostanie wywołana przez produkcję hormonów w pokwitanie.
W tym czasie mejoza wznawia się na krótko, ale potem zatrzymuje się ponownie na etapie metafazy II mejozy II. Zaczyna się od nowa i kończy program, jeśli jajo zostanie zapłodnione.
Podczas gdy cały program mejozy wytwarza cztery funkcjonalne komórki plemników dla mężczyzn, tworzy tylko jedną funkcjonalną komórkę jajową dla kobiet i trzy komórki obce zwane ciała polarne.
Jak widać, rozmnażanie płciowe wymaga znacznie więcej niż plemników i komórek jajowych.To tak naprawdę bardzo skomplikowany zestaw programów podziału komórek współpracujących ze sobą, aby zapewnić, że każde potencjalne potomstwo ma odpowiednią liczbę chromosomów i wyjątkową szansę na przeżycie, dzięki tasowaniu genetycznemu.