МЕЙОЗА: ФУНКЦИЯ, ФАЗИ И ТЕХНИТЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ - БИОЛОГИЯ - 2025

В мейозата е типът на клетъчното делене, който характеризира еукариотните организми, чийто жизнен цикъл е във фаза на половото размножаване. Чрез този процес броят на хромозомите в делящите се клетки се намалява наполовина, поради което е известен и като "редуктивно деление".

Според основите на клетъчната теория „всяка клетка идва от друга клетка“ и е известно, че една клетка поражда друга чрез процес на деление, който се състои от дублиране на нейните вътрешни компоненти (ДНК, протеини и т.н.) и разделянето им на две „дъщерни“ клетки, които са практически идентични една на друга.

Обобщена схема на мейозата: 1) Дублиране на хромозоми 2) Сдвояване на хомоложни хромозоми 3) Пресичане над 4) Първо мейотично деление (по една от дублираните хромозоми на дъщерна клетка) 5) Второ мейотично деление (по една хромозома от всяка по една на дъщерна клетка) (Източник: Peter coxhead чрез Wikimedia Commons)

Този процес позволява непрекъснатостта на живота и "непромененото" предаване на генетичен материал на следващите поколения. Мейозата се среща както в клетките на многоклетъчните организми, така и в едноклетъчните организми (протозои, дрожди и бактерии, между много други).

За някои организми това е основната форма на възпроизводство и е известно като асексуално възпроизвеждане. Възпроизвеждането на многоклетъчни живи същества, които имат различни цикли на развитие, е малко по-сложно и предполага, че всички клетки на един и същи организъм са формирани от много специална клетка, наречена зигота.

Зиготата е резултат от процес, наречен сексуална репродукция, който включва сливането на две гаметични или сексуални клетки, произведени от две различни индивиди (обикновено "мъж" и "жена") и които притежават половината от генетичната информация всеки.

Производственият процес на тези полови клетки е това, което е известно в многоклетъчните организми като мейоза и има основната функция да произвежда клетки с половин хромозомно натоварване, тоест хаплоидни клетки.

Функция на мейоза

Мейозата е централната част или „сърцето“ на сексуалната репродукция, което изглежда еволюционно изгодно „придобиване“, тъй като е възприето от повечето животински и растителни видове.

Този процес включва съчетаването на два различни генома, което завършва с образуването на потомство с „нова“ генетична дара, което от своя страна предполага увеличаване на променливостта.

Чрез това редуктивно клетъчно деление специализирани клетки в тялото на многоклетъчни животни и растения, известни като клетки от зародишна линия, произвеждат секс или гаметични клетки, които, когато се слеят, пораждат клетка, наречена зигота., Намаляването на хромозомния брой чрез мейоза е съществена стъпка за обединението на двете полови клетки, които се произвеждат за "регенериране" на диплоидния хромозомен състав в следващото поколение, осигурявайки непрекъснатостта на вида.

Намаляването на броя на хромозомите е възможно, тъй като по време на мейозата един кръг от репликация на ДНК е последван от два последователни кръга на хромозомна сегрегация.

Конкурентно предимство

Фактът, че два индивида се възпроизвеждат сексуално и се получава сливане на две генетично различни гамети, чиито хромозоми също са били предварително „смесени“ чрез произволни процеси “, може да означава еволюционно предимство от гледна точка на конкуренцията.

Мейозата, която поражда клетки с нова генетична комбинация, която се слепи по време на сексуално възпроизвеждане, позволява на индивидите, които са продукт на такова възпроизвеждане, да се адаптират, за да оцелеят в среда, която се различава по съществен начин.

Елиминиране на "вредните" алели

Тъй като популация е податлива на появата на нови алели чрез мутации (много от които могат да бъдат вредни или вредни), мейозата и сексуалната репродукция могат да благоприятстват бързото елиминиране на тези алели, предотвратявайки тяхното натрупване и по-нататъшно разпространение.

Фази на мейоза

Мейотичният процес може да се обясни като "разделяне" или "разпределение" на хромозомите на клетка, в чието разделяне нейното хромозомно натоварване е намалено, което става чрез две разделения, известни като първото мейотично и второто мейотично разделение, като това е последно доста подобно на митотичното разделение.

Както ще се види по-долу, всяка от двете мейози е съставена от профаза, метафаза, анафаза и телофаза.

Фазите на мейозата (Източник: Boumphreyfr през Wikimedia Commons)

- Първо мейотично разделение

Мейозата I или първото мейотично разделение започва с обединението на членовете на всяка хомоложна двойка хромозоми (майчините и бащинските хромозоми, които диплоидните организми наследяват от родителите си).

интерфейс

Както при митозата, фазата на клетъчния цикъл на зародишните линии, която предхожда мейозата, е интерфейсът. По време на този етап се случва единственото събитие на клетъчната репликация на ДНК, което генерира майчина и бащинна хромозома (те са диплоидни клетки), всяка от които се състои от две сестрински хроматиди.

Профаза I

По време на профаза I на мейоза I, съединението или физическият контакт между хомоложни хромозоми (еквивалентни хромозоми от двама различни родители, бащата и майката) се случват по цялата им дължина.

Това събитие е известно като синапс и това е процесът, чрез който се свързват четири хроматиди, по два от всяка хомоложна хромозома, поради което получената структура се нарича тетрад или двувалентен комплекс (броят на тетрадите в клетка по време на профаза е еквивалентен на хаплоидния брой хромозоми).

Във всеки тетрад несестринските хроматиди, тоест тези, принадлежащи към хомоложни хромозоми, се рекомбинират чрез процес, наречен кросоувър, който води до генетичен обмен между хромозоми чрез „рязане и поставяне“ на произволни фрагменти в произволни позиции, т.е. генериране на нови генни комбинации.

След настъпване на рекомбинация, центромерите на хомоложните хромозоми се разделят, като се присъединяват само към региони, известни като хиазми, които съответстват на кръстосаните места. Сестринските хроматиди обаче остават свързани чрез центромера.

По време на тази фаза на мейоза I клетките растат и синтезират резервни молекули. Освен това се оценява образуването на шпиндела на микротубулата и в късна профаза I ядрената обвивка изчезва и хроматидните тетради се виждат ясно под светлинния микроскоп.

Тази фаза завършва, когато тетрадите се редят в екваториалната равнина на делителната клетка.

Метафаза I

По време на метафазата влакната на микротубуловото вретено се прикрепят към центромерите на хомоложните хромозоми и към противоположните полюси на клетката; Това е обратното на това, което се случва по време на митоза, при която центромерите на сестринските хроматиди са прикрепени към микротубули на противоположни полюси.

Анафаза I

В тази фаза дублираните хомоложни хромозоми се разделят, тъй като те се „изтеглят“ към противоположни полюси на клетката благодарение на микротрубовете на вретеното. След това на всеки полюс се намира случайна комбинация от хромозоми, но само по един член от всяка хомоложна двойка.

По време на анафаза I сестровите хроматиди остават свързани помежду си чрез своите центромери, което се различава от митозата, тъй като по време на митотична анафаза сестрите хроматиди са разделени на противоположните полюси на клетката.

Телофаза I

В този момент хроматидите „декондензират“, тоест стават по-малко видими под микроскоп, губейки характерната си форма. Ядрената обвивка се реорганизира и се появява цитокинезата или отделянето на дъщерните клетки, които имат хаплоиден брой хромозоми, но които се състоят от дублирани хромозоми (с техните две хроматиди).

Между телофазата I и следващото мейотично разделение има кратък период от време, известен като интеркинеза, въпреки че не се среща при всички организми.

- Второ мейотично разделение

По време на второто деление сестринските хроматиди се разделят, както се случва по време на митоза, но без ДНК да се репликира предварително.

Профаза II

Профаза II е много подобна на митотичната профаза. На този етап няма обединение на хомоложни хромозоми и няма кросоувър.

При профаза II хроматидите стават видими отново, тоест хроматинът се кондензира. Влакната на шпиндела се излъчват от всеки полюс и се издължават към центромерите, съединяващи сестринските хроматиди.

Най-накрая ядрената обвивка изчезва и микротубулите от противоположните полюси достигат до центъра на всеки хроматид и те са подравнени в екваториалната равнина на клетката.

Метафаза II

Метафаза II се различава от метафаза I по отношение на броя на хроматидите, които се редят в екваториалната равнина. В метафаза I се наблюдават тетради, докато във II се наблюдават само сестринските хроматиди от същата хромозома, както в митотичната метафаза.

Анафаза II

На този етап сестринските хроматиди се разделят, тъй като са изместени към противоположните полюси на клетката. От този момент нататък всеки хроматид се счита за независима хромозома.

Телофаза II

В началото на телофазата, след това, ядрената обвивка се регенерира върху некомплицирания набор от хомоложни хромозоми, който беше разпределен във всеки полюс на клетката, след което се извършва цитокинеза или отделяне на дъщерни клетки.

Мейотичното деление на диплоидна клетка произвежда четири хаплоидни клетки, всяка от които има различна комбинация от гени, тъй като се проведе рекомбинация.

Препратки

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Съществена клетъчна биология. Garland Science.
2. Bernstein, H., & Bernstein, C. (2013). Еволюционен произход и адаптивна функция на мейозата. В мейоза. IntechOpen.
3. Hunt, PA, & Hassold, TJ (2002). Сексът има значение при мейозата. Science, 296 (5576), 2181-2183.
4. Kleckner, N. (1996). Мейоза: как може да работи? Трудове на Националната академия на науките, 93 (16), 8167-8174.
5. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Биология (9-ти изд.). Брукс / Коул, Cengage Learning: САЩ.
6. Villeneuve, AM, & Hillers, KJ (2001). Откъде мейоза? Клетка, 106 (6), 647-650.