Vsebina
- Celični oddelek in enostavni evkarioti
- Celični oddelek in bolj zapleteni evkarioti
- Kromosomi in redukcija
- Kromosomska matematika in genetske motnje
- Faze mejoze
- Kaj se zgodi med mejozo I?
- Kaj se zgodi pri mejozi II, profazi II?
- Kaj se zgodi pri mejozi II, metafazi II?
- Kaj se zgodi pri mejozi II, anafazi II?
- Kaj se zgodi pri mejozi II, telofazi II?
- Kdaj se pri ljudeh zgodi mejoza?
- Počakaj, kaj? Ustavite in začnite mejozo
Ko slišite izraz spolno razmnoževanje, morda takoj ne zaznate delitve celic (razen če ste že ljubitelj celične biologije). Vendar se imenuje posebna vrsta delitve celic mejoza Ključnega pomena je za spolno razmnoževanje, saj ustvarja gamete ali spolne celice, primerne za to vrsto reprodukcije.
Znanstveniki in učitelji naravoslovja včasih imenujejo mejoza redukcija. Razlog za to je, da morajo zarodne celice, ki so postale gamete, nujno zmanjšati njihovo število kromosomov pred njimi razdeliti za proizvodnjo tistih spolnih celic, kot so semenčice ali jajčne celice pri ljudeh ali spore v rastlinah.
Ta delitvena redukcija ohranja pravilno število kromosomov iz generacije v generacijo in hkrati zagotavlja genetsko raznolikost za potomce.
Celični oddelek in enostavni evkarioti
Delitev celic, ki vključuje tako mitozo kot mejozo, preprosto omogoča a matična celica razdeliti na dva (ali več) hčerinske celice. Ta delitev omogoča celicam, da se razmnožujejo spolno ali aseksualno.
Enocelični evkariontski organizmi, kot sta ameba in kvas, uporabljajo mitozo za delitev v hčerinske celice, ki so med aseksualno razmnoževanjem enake matični celici. Ker so te hčerinske celice natančne replike matične celice, je genska raznolikost minimalna.
Sorodne vsebine: S faza
Celični oddelek in bolj zapleteni evkarioti
Pri bolj zapletenih evkariotih, ki uporabljajo spolno razmnoževanje, kot so ljudje, mitoza igra tudi pomembne vloge. Sem spadajo celična rast in celjenje tkiv.
Ko mora vaše telo rasti ali nadomestiti kožne celice, ki jih ves čas praži, se celice na tem mestu podvržejo mitozi, da nadomestijo izgubljene celice ali dodajo količino. V primeru celjenja ran se celice na robovih poškodovanega tkiva podvržejo mitozi, da se poškodba zapre.
Postopek mejozana drugi strani je način, kako zapleteni evkariontski organizmi sestavljajo gamete za spolno razmnoževanje. Ker ta celični program premešča genetske informacije, kodirane v kromosomih, so hčerinske celice genetsko edinstvene in ne identične kopije matičnih celic (ali drugih hčerinskih celic).
Ta edinstvenost bi morda nekatere hčerinske celice naredila bolj primerne za preživetje.
Kromosomi in redukcija
Vaši kromosomi so oblika vaše DNK, ki je pakirana z ovijanjem pramenov genskega materiala okoli specializiranih beljakovin histoni. Vsak kromosom vsebuje sto ali tisoč genov, ki označujejo lastnosti, ki vas razlikujejo od drugih ljudi. Ljudje imajo običajno 23 parov kromosomov ali 46 skupnih kromosomov v vsaki celici, ki vsebuje DNK.
Da bi matematika delovala pri izdelavi gamet, starš diploidne celice vsak s 46 kromosomi mora zmanjšati svoj nabor kromosomov za polovico, da postanejo haploidne hčerinske celice s po 23 kromosomi.
Sperme in jajčne celice morajo biti haploidne celice ker bodo med oploditvijo skupaj naredili novega človeka in v bistvu združili kromosome, ki jih nosijo.
Kromosomska matematika in genetske motnje
Če števila kromosomov v teh celicah ne bi zmanjšali z mejozo, bi imelo potomstvo 92 kromosomov namesto 46, naslednja generacija pa 184 in tako naprej. Ohranjanje števila kromosomov iz ene generacije v drugo je pomembno, saj omogoča, da lahko vsaka generacija uporablja enake celične programe.
Celo en dodatni (ali manjkajoči) kromosom lahko povzroči resno genetske motnje.
Na primer, Downov sindrom se pojavi, ko obstaja dodatna kopija kromosoma 21, ki daje ljudem s to motnjo 47 kromosomov in ne 46.
Medtem ko se napake lahko pojavijo in se pojavijo med mejozo, osnovni program zmanjšanja števila kromosomov pred delitvijo na gamete zagotavlja, da se večina potomcev konča s pravilnim številom kromosomov.
Faze mejoze
Mejoza vključuje dve fazi, imenovani mejoza I in mejoza II, ki se pojavita v zaporedju. Mejoza I proizvaja dve haploidni hčerinski celici z edinstvenimi kromatidi, ki so predhodniki kromosomov.
Meioza II je nekoliko podobna mitozi, saj preprosto razdeli ti dve haploidni hčerinski celici iz prve faze na štiri haploidne hčerinske celice. Vendar pa se mitoza pojavlja v vseh somatskih celicah, medtem ko se mejoza pojavlja le v reproduktivnih tkivih, kot so testisi in jajčniki pri ljudeh.
Vsaka faza mejoze vključuje podfaze. Za mejozo I so to profaza I, metafaza I, anafaza I in telofaza I. Za mejozo II so to profaza II, metafaza II, anafaza II in telofaza II.
Kaj se zgodi med mejozo I?
Da bi imeli smisel o maticah in vijakih mejoze II, je koristno osnovno razumevanje mejoze I, saj se druga faza mejoze gradi na prvi. Skozi vrsto reguliranih korakov, položenih v podfaze, mejoza I potegne seznanjene kromosome, imenovane homologni kromosomi, matične celice na nasprotnih straneh celice, dokler vsak pol ne vsebuje 23 kromosomov. Na tej točki se celica razdeli na dve.
Vsak od teh reduciranih kromosomov obsega dva sestrska sklopa, imenovana sestrske kromatide, ki jih skupaj drži a centromere. Najlažje jih je prikazati v njihovih zgoščenih različicah, za katere si lahko predstavljate, da so videti kot metulji. Levi niz kril (en kromatid) in desni sklop kril (drugi kromatid) se povezujeta ob telesu (centromera).
Mejoza I vključuje tudi tri mehanizme, ki zagotavljajo genetsko raznolikost potomcev. Med križanjem homologni kromosomi izmenjujejo majhne predele DNK. Kasneje naključna segregacija zagotavlja, da se dve različici genov iz teh kromosomov premeščata naključno in neodvisno v gamete.
Neodvisni izbor zagotavlja, da sestrski kromatidi končajo v ločenih gametah. Ti mehanizmi v celoti premeščajo genetsko ploščo in tako nastajajo številne možne kombinacije genov.
Kaj se zgodi pri mejozi II, profazi II?
Z mejozo, ki sem jo zaključil, meioza II prevzame. Med prvo fazo mejoze II, imenovano profaza II, celica dobi potrebne stroje za delitev celic, ki so pripravljeni za delo. Najprej se raztopi dve področji jedra celice, nukleolus in jedrska ovojnica.
Nato sestrske kromatide kondenzirati, kar pomeni, da dehidrirajo in spremenijo obliko, da postanejo bolj kompaktne. Zdaj se zdijo debelejše, krajše in bolj organizirano kot v nekondenziranem stanju, imenovano kromatin.
Celica je centrosomiali centri za urejanje mikrotubul, se selijo na nasprotne strani celice in tvorijo vreteno med njimi. Ti centri proizvajajo in organizirajo mikrotubule, ki so beljakovinske nitke, ki imajo v celici najrazličnejše vloge.
Med profazo II ti mikrotubuli tvorijo vretenasta vlakna ki bodo sčasoma opravljale pomembne transportne funkcije v poznejših fazah mejoze II.
Kaj se zgodi pri mejozi II, metafazi II?
Druga faza, imenovana metafaza II, je namenjena premikanju sestrskih kromatid v ustrezen položaj za delitev celic. V ta namen se ta vretenska vlakna pritrdijo na centromere, ki je specializirano območje DNK, ki drži sestrske kromatide skupaj kot pas, ali telo tistega metulja, ki ste si ga predstavljali, kjer sta levo in desno krilo sestrske kromatide.
Ko so vretena povezana s centromerjem, uporabljajo svoje mehanizme lokalizacije, da sestrinske kromatide potisnejo v središče celice. Ko pridejo v sredino, vretenasta vlakna še naprej potiskajo sestrske kromatide, dokler se ne postavijo vzdolž srednje črte celice.
Kaj se zgodi pri mejozi II, anafazi II?
Zdaj, ko so sestrske kromatide obložene vzdolž srednje črte, pritrjene v središču na vretenasta vlakna, se lahko začne delitev le-teh v hčerinske celice. Konci vretenastih vlaken, ki niso pritrjeni na sestrske kromatide, so pritrjeni na centrosome, ki se nahajajo na vsaki strani celice.
Vlakna vretena se začnejo strjevati in izvlečejo sestrske kromatide, dokler se ne ločijo. V tem času krčenje vretenskih vlaken v centrosomih deluje kot kolut, odvzame sestrske kromatide drug od drugega in jih tudi povleče proti nasprotnim stranskim celicam. Znanstveniki zdaj imenujejo sestrske kromatide sestrski kromosomi, namenjeno ločenim celicam.
Kaj se zgodi pri mejozi II, telofazi II?
Ko so vretenasta vlakna uspešno razdelila sestrske kromatide v ločene sestrske kromosome in jih prenesla na nasprotne strani celice, je celica sama pripravljena za delitev. Prvič, kromosomi dekondenzirajo in se vrnejo v normalno stanje, kot je nit kromatin. Ker so vlakna vretena opravljala svoje naloge, niso več potrebna, zato se vreteno razstavi.
Vse, kar ostane celici zdaj, je razdeljeno na dva prek mehanizma, imenovanega citokineza. V ta namen se jedrska ovojnica ponovno oblikuje in ustvari vdolbino navzdol po sredini celice, ki se imenuje cepilna brazda. Način, kako celica določa, kje potegniti to brazdo, ostaja nejasen in predmet vročih razprav med znanstveniki, ki preučujejo citokinezo.
Proteinski kompleks, ki se imenuje kontraktilni obroč aktin-miozin, povzroči, da celična membrana (in celična stena v rastlinskih celicah) raste vzdolž brazde za citokinezo, ki celico stisne na dve. Če se je brazda cepiva oblikovala na pravilnem mestu, pri čemer so sestrski kromosomi ločeni na ločene strani, so sestrski kromosomi zdaj v ločenih celicah.
To so zdaj štiri haploidne hčerinske celice, ki vsebujejo edinstvene, raznolike genetske informacije, ki jih poznate kot spermatozo ali jajčne celice (ali spore v rastlinah).
Kdaj se pri ljudeh zgodi mejoza?
Eden najzanimivejših vidikov mejoze je, ko se pojavi pri ljudeh, kar se razlikuje glede na spolno nalogo osebe. Pri moških pred začetkom pubertete mejoza poteka nenehno in proizvaja štiri haploidne sperme na krog, od katerih je vsaka pripravljena oploditi jajčno celico in ustvariti potomce, če jim je dana možnost.
Kar se tiče ženskega spola, je časovnica za mejozo drugačna, bolj zapletena in veliko bolj tuja. Za razliko od moških, ki od pubertete do smrti nenehno proizvajajo spermatozo, se ženske rodijo s celotno zalogo jajčec že v svojih tkivih jajčnikov.
Počakaj, kaj? Ustavite in začnite mejozo
Rahlo piha um, vendar ženske ženske podvržejo porcijo mejoze I, ko so še same. Tako nastanejo jajčne celice znotraj jajčnikov ploda, potem pa mejoza v bistvu ne deluje, dokler je ne sproži proizvodnja hormonov na puberteta.
Takrat se mejoza na kratko nadaljuje, vendar se nato ponovno ustavi v fazi metafaze II mejoze II. Začne se varnostno kopiranje in dokonča program le, če je jajčece oplojeno.
Medtem ko celoten program mejoze proizvaja štiri funkcionalne celice sperme za moške, le ena funkcionalna jajčna celica za ženske in tri zunanje celice imenujemo polarna telesa.
Kot lahko vidite, je pri spolni razmnoževanju veliko več, kot če semenčica sreča z jajčecem.Pravzaprav je zelo zapleten niz programov delitve celic, ki skupaj zagotavljajo, da ima vsak potencialni potomec pravo število kromosomov in edinstveno možnost preživetja, zahvaljujoč genetskemu premešanju.