Mejoza
Mejoza jest szczególnym rodzajem podziału komórek. W odróżnieniu od mitozy, sposobu podziału normalnych komórek ciała, mejoza powoduje, że komórki mają tylko połowę zwykłej liczby chromosomów, po jednym z każdej pary. Z tego powodu mejoza jest często nazywana podziałem redukcyjnym. Na dłuższą metę mejoza zwiększa zróżnicowanie genetyczne, w sposób, który zostanie wyjaśniony później.
Rozmnażanie seksualne ma miejsce, gdy plemniki zapładniają jajo. Jaja i plemniki to specjalne komórki zwane gametami, czyli komórki płciowe. Gamety są haploidalne; mają tylko połowę liczby chromosomów, jak normalne komórki ciała (zwane komórkami somatycznymi). Nawożenie przywraca liczbę chromosomów w komórkach ciała do liczby diploidalnej.
Podstawowa liczba chromosomów w komórkach ciała danego gatunku nazywana jest liczbą somatyczną i oznaczana jest jako 2n. U ludzi 2n = 46: mamy 46 chromosomów. W komórkach płciowych liczba chromosomów wynosi n (u ludzi: n = 23). Tak więc w normalnych organizmach diploidalnych chromosomy są obecne w dwóch egzemplarzach, po jednym od każdego rodzica (23x2=46). Jedynym wyjątkiem są chromosomy płciowe. U ssaków samica ma dwa chromosomy X, a samiec jeden chromosom X i jeden Y.
Kariotyp to charakterystyczna liczba chromosomów gatunku eukariota. Przygotowanie i badanie kariotypów jest częścią cytogenetyki, genetyki komórek.
Wszystkie eukarionty, które rozmnażają mejozę płciową. Dotyczy to również wielu organizmów jednokomórkowych. Mejoza nie występuje w archaikach i bakteriach, które rozmnażają się w procesach bezpłciowych, takich jak rozszczepienie binarne.
Krzyżowanie odbywa się między chromatydami homologicznych chromosomów
Mejoza jako część rozmnażania płciowego
Znaczenie zapłodnienia
Potomstwo otrzymuje zestaw chromosomów od każdego z rodziców, dzięki czemu w sumie połowa jego dziedziczności pochodzi od każdego z nich. Ale te dwa zestawy chromosomów nie są identyczne z chromosomami macierzystymi. Dzieje się tak, ponieważ są one zmieniane podczas podziału redukcyjnego przez proces zwany krzyżowaniem.
Znaczenie mejozy
To jest podwójne:
1. Po pierwsze, aby zredukować chromosomy w każdym jajku lub nasieniu do jednego zestawu.
Dwa chromosomy w parze nie są identyczne, ponieważ w każdym konkretnym locusie na chromosomach mogą znajdować się różne allele (formy genu) na obu chromosomach. Pomyśl o każdej parze chromosomów, po jednym zestawie od każdego z rodziców. Z każdej pary, tylko jeden wchodzi do każdej z gamet. Tak więc, w pierwszej kolejności, gamety różnią się z powodu każdej pary gameta może mieć ojca chromosom lub matki. Nazywa się to "niezależnym asortymentem".
2. Aby umożliwić krzyżowanie się każdej pary chromosomów rodzicielskich. Skrzyżowanie zmienia, które allele siedzą na danym chromosomie.
Tak więc, choć określane jako chromosomy 'matki' i 'ojca', w praktyce chromosomy gametowe nie są takie same jak chromosomy rodziców. Dzieje się tak, ponieważ bity chromosomów zostały wymienione w procesie mejozy.
Chociaż gamety mają tylko jeden zestaw chromosomów, to zestaw ten jest wymieszaną mieszanką materiału genetycznego obu rodziców. Każde pojedyncze jajo lub sperma może mieć inny wybór alleli od chromosomów rodzicielskich.
Podobnie jak w przypadku tasowania talii kart, wiele różnych kombinacji genów może być produkowanych bez zmiany (mutacji) w każdym pojedynczym genie. Mutacje jednak występują i mogą one dodawać allele, których wcześniej nie było w populacji. W każdym razie tasowanie zwiększa różnorodność potomstwa, a odmiana ta daje przynajmniej niektórym z nich większe szanse na przetrwanie w trudnych czasach. Przemieszanie się alleli, które ma miejsce w mejozie, może być powodem, dla którego rozmnażanie płciowe w ogóle istnieje.
"Nietrudno jest myśleć o powodach, dla których populacje seksualne powinny mieć długotrwałą przewagę nad aseksualnymi". Mogą one ewoluować szybciej, aby sprostać zmieniającym się okolicznościom..."
Przypadki szczególne
Cykliczna partenogeneza
Kilka dość dużych taksonów (grup organizmów) stosuje cykliczną partenogenezę. Dzieje się tak, gdy kilka pokoleń rodzi się z dziewiczym narodzeniem, a następnie pojawia się pokolenie z normalnym rozmnażaniem płciowym. Przykładem mogą być mszyce i kladocerany (małe skorupiaki zwane pchłami wodnymi). Mszyce zazwyczaj działają w następujący sposób: gdy pogoda jest dobra, a ich żywiciele roślin są w najlepszym stanie, stosują partenogenezę. Pod koniec sezonu, gdy pogoda się pogarsza, mszyce wykorzystują rozmnażanie płciowe. Ten system rozmnażania nazywany jest apogamią.
W procesie partenogenezy jaja zawierają jedynie materiał genetyczny matki i nie są zapładniane. Komórki jajowe mogą być produkowane albo przez mejozę, albo mitozę. Gdy pojawia się mejoza, w wyniku krzyżowania powstaje genetyczny odcisk palca, który różni się nieco od odcisku matki. Tak więc partenogenetyczne potomstwo mączlika zielonego nie jest identyczne i wykazuje pewne zróżnicowanie genetyczne: niektóre segmenty chromosomów różnią się z powodu mejozy. Mitoza dawałaby identyczne potomstwo.
Wśród tych taksonów partenogenetycznych znajduje się szereg gatunków, które całkowicie zrezygnowały z płci.
Utrata seksualności
Kilka organizmów eukariotycznych całkowicie utraciło zdolność do rozmnażania płciowego, a więc nie mają mejozy. Należą do nich wrotkiBdelloidów, które rozmnażają się tylko w drodze partenogenezy.
Szczegóły dotyczące mejozy
Mejoza może być podzielona na mejozę I i mejozę II.
Meioza I
Zadaniem pierwszej dywizji jest umożliwienie przekraczania. Podobnie jak mitoza, mejoza obejmuje profazę, metafazę, anafazę i telopazę.
Faza I
Chromosomy stają się widoczne, powłoka jądrowa znika, a środkowe części (na górze i na dole jądra) zaczynają tworzyć włókna wrzecionowe, które otaczają chromosomy.
Na tym etapie każdy chromosom jest dzielony na dwie siostrzane chromatydy, trzymane razem przez centrometry. Sparowane chromosomy mają teraz cztery chromatydy (2 zestawy "sióstr") ściśnięte razem. Krzyżowanie odbywa się pomiędzy dwoma chromatydami niesiostrzałymi; pozostałe dwa pozostają nieskrzyżowane. W wyniku krzyżowania dochodzi do wymiany segmentów każdego z uczestniczących chromatydów, DNA i związanego z nim białka chromatyny. Genetycznie proces ten nazywany jest rekombinacją.
Metafaza I
Chromosomy ustawiają się wzdłuż równikowej (centralnej) linii włókien wrzeciona w parach homologicznych.
Anafaza I
Chromosomy są dzielone tak, że po obu stronach komórki znajdują się równe ilości. Ponieważ w ludzkiej komórce znajduje się 46 chromosomów, 23 kończą się po obu stronach.
(Cytokineza, podział komórek na dwie, odbywa się. Komórka się dzieli.)
Telophase I
Dwie komórki córki są całkowicie podzielone, tworzy się otoczka nukleinowa, a chromosomy stają się mniej widoczne. W każdej z tych komórek znajdują się 23 chromosomy.
Meioza II
Dwie komórki przygotowują się do ponownego podziału w fazie zwanej interkineezą lub interfazą II. Obie te komórki przejdą przez mejozę II.
Faza II
Chromosomy stają się widoczne, powłoka jądrowa znika, a środkowe włókna tworzą wrzeciono.
Metafaza II
Chromosomy ustawiają się wzdłuż linii środkowej na włóknach wrzeciona
Anafaza II
Chromosomy dzielą się na dwa chromatydy. Chromatydy są dwoma nićmi DNA (kwas deoksyribo-jądrowy), które składają się na chromosom. Są one połączone w połowie drogi połączenia zwanego centromerem.
(Cytokineza ma miejsce. Komórka się dzieli.)
Telopfaza II
Komórki są całkowicie podzielone. Tworzone są reformy otoczki nukleinowej i cztery nowe komórki o różnym DNA.
U mężczyzn, wszystkie cztery komórki stają się plemnikami. U samic tylko jedna z nich staje się dojrzałym jajem, podczas gdy pozostałe trzy są ponownie wchłaniane do organizmu.
Zdarzenia związane z mejozą, wykazujące krzyżowanie się chromosomów
Problemy
U ludzi istnieją pewne warunki, które są spowodowane mejozą, która się nie powiodła. Przykłady to:
- Zespół Downa - trisomia chromosomu 21
- Zespół Patau - trisomia chromosomu 13
- Zespół Edwardsa - trisomia chromosomu 18
- Zespół Klinefeltera - dodatkowe chromosomy X u mężczyzn - tj. XXY, XXXY, XXXXY
- Zespół Turnera - brak jednego chromosomu X u samic - tj. XO
- Zespół potrójnego X - dodatkowy chromosom X u samic
- Zespół XYY - dodatkowy chromosom Y u mężczyzn
Pytania i odpowiedzi
P: Co to jest mejoza?
O: Mejoza to rodzaj podziału komórkowego, w wyniku którego powstają komórki z połową normalnej liczby chromosomów, po jednym na każdą parę. Znany jest również jako podział redukcyjny.
P: W jaki sposób mejoza zwiększa zmienność genetyczną?
A: Mejoza zwiększa zmienność genetyczną poprzez tworzenie nowych kombinacji genów poprzez wiązanie krzyżowe podczas fazy I i losową segregację podczas anafazy I. W jaki sposób mejoza zwiększa zmienność genetyczną?
P: Co to są komórki rozrodcze?
O: Gamety to specjalne komórki zwane komórkami zarodkowymi lub haploidalnymi, które mają tylko połowę liczby chromosomów, jak normalne komórki ciała (zwane komórkami somatycznymi).
P: Co to jest liczba komórek somatycznych?
O: Podstawowa liczba chromosomów w komórkach ciała danego gatunku nazywana jest liczbą somatyczną i oznacza 2n. U ludzi 2n = 46, a więc mamy 46 chromosomów.
P: Ile chromosomów znajduje się w gametach?
O: W gametach znajduje się n chromosomów, co u człowieka oznacza 23 chromosomy. Tak więc w normalnych organizmach diploidalnych istnieją dwie kopie każdego chromosomu - po jednej od każdego z rodziców (23x2=46). Jedynym wyjątkiem od tej reguły są chromosomy płciowe; u ssaków samice mają dwa chromosomy X, a samce jeden chromosom X i jeden Y.
P. Czy mejoza występuje u archaii czy u bakterii?
O: Nie, mejoza nie występuje u archaii i bakterii, rozmnażają się one przez zwykły podział komórek.
P: Czy wśród organizmów jednokomórkowych istnieje rozmnażanie płciowe?
A Tak, rozmnażanie płciowe występuje u organizmów jednokomórkowych, ponieważ one również wykorzystują mejozę do rozmnażania płciowego.
