Mindenki tudja, hogy az ivaros szaporodás során két ivarsejt (ivarsejtek) fúziója eredményeként új szervezet jön létre. A gametogenezis vagy a generatív sejtek képződése egy speciális osztódáson, az úgynevezett meiózison keresztül megy végbe. Mi ennek a folyamatnak a lényege, mik a szakaszai, ebben a cikkben elmondjuk.
Egy kis általános tudás
Bolygónkon a legtöbb heteroszexuális szervezetre jellemző az ivaros szaporodás. Ebben az esetben az ivarsejtek fél kromoszómakészlettel rendelkeznek, amelyet haploidnak (n) neveznek. Az ivarsejtek fúziója eredményeként zigóta jön létre, amelyben helyreáll a diploidia, és a kromoszómakészletet 2n-nek nevezzük, ami a meiózis lényege (röviden).
Például a Drosophila (gyümölcslégy) csak 4 kromoszómával rendelkezik – ez egy diploid halmaz. A magjában lévő ivarsejteknek csak 2 kromoszómája van. Emberben a sejtmag minden sejtjében 46 kromoszóma, az ivarsejtekben (pete és sperma) pedig 23 kromoszóma található.
Dea diploidia helyreállítása az ivaros szaporodás során csak egy kis része annak, ami a meiózis lényege.
Kromoszómák és kromatidák
A következő anyag megértéséhez fontos megérteni a kettő közötti különbséget.
A kromoszómákat (az n megjelölést használják) genetikai anyag hordozóinak nevezik, de egyszerűen ezek DNS-molekulák (dezoxiribonukleinsav), sokszor spirálozva, és az eukarióta sejtmagban találhatók (membránhüvellyel rendelkező sejtmaggal rendelkeznek).) szervezetek. Abban a formában, ahogyan a tankönyvekben és kézikönyvekben szoktuk látni őket (a fenti képen emberi kromoszómák láthatók), csak az interfázisban, sejtosztódás előtt válnak észrevehetővé, amikor már megkétszereződött.
De a kromatidák (jelölése) – ez csak a kromoszóma szerkezeti része, amely a sejtosztódás előtti interfázisban már átesett a replikáció (duplázódás) folyamatán. A kromatida a DNS két másolatának egyike, amelyeket ebben a pillanatban egy speciális szűkület (centromer) köt össze.
Amíg két kromatid egy centromerrel van összekötve, testvérkromatidáknak nevezzük. És csak a sejtek ivaros osztódása (meiózis) során válnak el egymástól és képviselik az örökítőanyag független egységeit, és ha átkelés történt közöttük (erről később), akkor a génszekvenciában változáson mentek keresztül.
Minden kromoszóma különböző alakú és méretű egy homológ (azonos) páron belül. Az azonos fajhoz tartozó sejtekben található kromoszómák teljes halmazát kariotípusnak nevezzük. Tehát az emberben a kariotípus 46 kromoszómából áll,ebből 22 pár homológ vagy autoszóma, 23 pár pedig nemi kromoszóma (X és Y). Az emberi ivarsejtekben (sperma és petesejt) van egy fél (haploid) kromoszómakészlet – 23 autoszóma és 1 nemi kromoszóma (X vagy Y).
Csak a meiózis biztosít ilyen készletet az ivarsejtekben.
Speciális sejtosztódás
Speciális osztódás csírasejtek képződésével – a meiózis (a görög Μείωσις szóból, ami redukciót jelent) két egymást követő sejtosztódás halmaza, melynek eredményeként a sejtmag kétszer osztódik, a kromoszómák pedig csak egyszer.. Ennek köszönhetően felére csökken (redukció) következik be az ivarsejtekben lerakódott kromoszómakészlet, ami egyesülésükkor helyreállítja a zigóta diploiditását. Ez a biológiai jelentősége.
A meiózis (fázisai) minden élő szervezetben azonos módon történik:
- Az első osztódás (redukció), amely után a kromoszómák száma felére csökken.
- A második felosztás (egyenlet) egyszerű felosztásként (mitózis) történik. Szintezésnek is nevezik.
Első meiotikus felosztás
A sejtmagban az osztódásra (interfázisra) történő előkészítés során a kromoszómák száma megkétszereződik (4 n van), ami jellemző az egyszerű osztódással (mitózissal) osztódó sejtekre. Az ivarsejtek prekurzorainak sejtjeiben (emberben, spermatocitákban és petesejtekben) az interfázisban ilyen megkettőződés nem következik be, és a sejt 2n kromoszómakészlettel meiózisba kezd és áthalad.a következő lépéseket:
- I. profázis. Ebben a szakaszban a kromoszómák sűrűbbé és közelebb kerülnek egymáshoz. Megtörténik a homológ kromoszómák (egy pár) konjugációja (adhéziója), amely során keresztezés történik. Ez a folyamat csak a meiózisra jellemző (hogy mi a lényeg, az alábbiakban ismertetjük). Ezután a kromoszómák szétválnak, a sejtmag héja elpusztul, és elkezd kialakulni az osztódási orsó.
- I. metafázis. Az orsórostok a kromoszómák centromereihez kapcsolódnak, és maguk az osztódási egyenlítő mentén helyezkednek el egymással szemben, és nem ugyanazon a vonal mentén (mint a mitózisban).
- Anafázis I. Az orsószálak a kromoszómákat a pólusokhoz nyújtják. Röviden, a meiózis jelentése és lényege az osztódásnak ebben a fázisában rejlik – a pólusoknak n kromoszómája van.
- Telofázis I. Ebben a szakaszban a nukleáris burok képződnek. Állatokban és egyes növényekben a citoplazma további osztódása következik be, és két leánysejt képződik.
A kialakult sejtek interfázisba lépnek, ami vagy nagyon rövid, vagy hiányzik.
Második meiotikus felosztás
A Meiosis II-nek ugyanazok a fázisai:
- Profázis II. A kromoszómák sűrűbbé válnak, a magmembránok eltűnnek, és a hasadási orsó kezd megjelenni (a fenti kép).
- A II. metafázis alatt az orsó kialakulása folytatódik, és a kromoszómák az osztódási egyenlítő mentén helyezkednek el.
- Anafázis II. A kromoszómák a sejt pólusaihoz nyúlnak (az alábbi kép).
- Telofázis II. Nukleáris membránok képződnek, a citoplazma megoszlikkét cella.
Ennél a felosztásnál a kromoszómák száma nem változik, de mindegyik csak egy kromatidából (szerkezeti egységből) áll. Ez a meiosis II lényege. A sejtek haploid kromoszómakészlettel képződnek mindegyikben (n).
A meiózis biológiai jelentősége
Mi ez, az már világossá vált:
- A meiózis egy tökéletes mechanizmus, amely biztosítja egy faj kariotípusának (kromoszómák számának) állandóságát, amely az ivaros szaporodás velejárója.
- A meiózis két egymást követő osztódása miatt az ivarsejtek kromoszómáinak száma haploid lesz, és logikussá válik a diploiditás helyreállítása, amikor egyesülnek (megtermékenyülnek) az eredeti diploid kariotípusú zigóta képződésével.
- A meiózis biztosítja az organizmusok olyan tulajdonságát, mint a változékonyság. Az I. profázisban - a crossing over miatt, az I. anafázisban - amiatt, hogy a homológ kromoszómák különböző génekkel különböző ivarsejtekbe kerülhetnek.
Mi az a Crossover
Térjünk vissza a meiózis I. próféciájához. Ebben a pillanatban, amikor a homológ kromoszómák közeledtek és szinte összetapadtak, bármelyik hely cseréje megtörténhet közöttük. Ezt a cserét hívják crossing overnek, ami az angol szó szerinti fordításban (crossing over) átkelést vagy átkelést jelent.
Más szóval, egy kromoszóma egy része helyet cserélhet egy másik kromoszóma ugyanazzal a részével, amely ugyanabból a párból származik. Ez a mechanizmus biztosítja az organizmusok rekombinatív genetikai variabilitását. csoszogógének megnövekedett biológiai sokféleséghez vezetnek egyetlen fajon belül.
Életciklus és meiózis
Attól függően, hogy az életciklus melyik szakaszában megy végbe a meiózis, a biológiában háromféle meiózis létezik:
- A kezdeti (zigóta) közvetlenül a megtermékenyítés után következik be a zigótában. Ez a fajta meiózis azokra a szervezetekre jellemző, amelyek életciklusában a haploid fázis dominál. Ezek a gombák (ascomycetes és basidomycetes), egyes algák (chlamydomonas), protozoák (sporozoa).
- A köztes (spóra) meiózis a diploid és haploid formák egyenletes váltakozásával élő szervezetekben a spórák képződése során következik be. Ezek a magasabb spórák (mohák, klubmohák, zsurlófélék, páfrányok), gymnospermek és zárvatermők. Az állatok körében ez a fajta meiózis a foraminifera tengeri protozoákra jellemző.
- A végső (gametikus) meiózis minden többsejtű állat, a fucus hínár és néhány protozoa (csillós) velejárója. Ezekben a szervezetekben a diploid fázis dominál az életciklusban, és csak az ivarsejtek rendelkeznek haploid kromoszómakészlettel.
Összegzés
A tanulók 6. osztályban ismerkednek meg a meiózis lényegével a protozoák, algák tanulmányozása során, majd áttérnek a növénybiológia tanulmányozására. Az általános biológia ezen kulcsfogalma és a csírasejtek (ivarsejtek) képződési mechanizmusai lehetővé teszik számunkra, hogy megértsük bolygónkon minden élet közös jellemzőit, megértsük a növények és állatok különböző életciklusait.
Emellett a meiózisnak kellene lennünkhálásak a Homo sapiens biológiai faj fajokon belüli sokféleségéért. A következő órákon a biológia tanulmányozása során a tanulók tovább tanulmányozzák a szexuális osztódás fázisait, és amikor megismerkednek a genetikával, az öröklődés és változékonyság törvényeivel.
A különböző sejtosztódási mechanizmusok tanulmányozása lehetővé teszi számunkra, hogy megértsük a természet törvényeinek egyediségét és célszerűségét, amelyek több milliárd éves evolúció során alakultak ki a Naprendszer egyetlen bolygóján. És szerencsénk volt, hogy rá születtünk.
