Kaj je mejoza? Vrednost biološkega procesa

Mejoza je ena od poti delitev celic. Povezana je z nastankom gamet in ima zato vlogo spolno razmnoževanje. To je pomemben evolucijski proces, ki omogoča organizmom, da ustvarijo različne populacije kot odgovor na okoljske spremembe. Brez razumevanja pomena mejoze je nemogoče nadalje preučevati biologijo kot selekcijo, genetiko in ekologijo.

Kaj je mejoza

Ta metoda delitve je značilna za tvorbo gamet pri živalih, rastlinah in glivah. Zaradi mejoze nastanejo celice, ki imajo haploidni niz kromosomov, imenovanih tudi zarodne celice.

Za razliko od druge variacije razmnoževanja celic - mitoze, pri kateri je število kromosomov hčerinskih posameznikov značilno za mater, med mejozo se število kromosomov prepolovi. To se dogaja v dveh stopnjah - mejoza 1 in mejoza 2. Prvi del postopka je podoben mitozi - pred njim se podvoji DNA, povečanje števila kromosomov. Temu sledi oddelek za zmanjšanje. Rezultat je tvorba celic s haploidom (in ne diploidnih) kromosomov.

Osnovni pojmi

Da bi razumeli, kaj je mejoza, je treba opozoriti na definicije določenih pojmov, da se jim kasneje ne bomo vrnili.

• Kromosom je struktura v celičnem jedru, ki ima nukleoproteinsko naravo in koncentrira večino dednih informacij.
• Somatske in spolne celice so celice telesa, ki imajo drugačen sklop kromosomov. Normalno (razen poliploidov) somatske celice diploidni (2n) in spolni haploid (n). Ko se dve spolni celici združita, se oblikuje popolna somatska celica.
• Centromera je kromosomska regija, ki je odgovorna za izražanje genov in vezavo kromatid drug na drugega.
• Telomeri - končni deli kromosomov, ki opravljajo zaščitno funkcijo.
• Mitoza je metoda delitve somatskih celic, ki ustvari kopije, ki so jim v postopku enake.
• Euhromatin in mesta heterohromatina - kromatina v jedru. Prvi ohranja despiralizirano stanje, drugi se spiralizira.

Koraki procesa

Celična mejoza je sestavljena iz dveh zaporednih delitev.

Prva delitev. V obdobju profaze 1 lahko kromosome pregledamo tudi s svetlobnim mikroskopom. Struktura dvojnega kromosoma je sestavljena iz dveh kromatid in centromerov. Helicizacija se pojavi in ​​posledično skrajšanje kromatid v kromosomu. Mejoza se začne z metafazo 1. Homologni kromosomi se nahajajo v ekvatorialni ravnini celice. To imenujemo poravnava tetrad (kromatidov) s kromatidom. Na tej točki se pojavijo procesi konjugacije in križanja, ki so opisani spodaj. Ko so ta dejanja pogosto, se telomeri sekajo in prekrivajo. Lupina jedra se začne razpadati, nukleolus izgine in niti v delilnem vretenu postanejo vidne. V obdobju anafaze 1 celotni kromosomi, sestavljeni iz dveh kromatid, odidejo na pole in naključno.

Kot rezultat prve delitve v fazi telofaze 1 nastanejo dve celici z enim DNK (za razliko od mitoze, katere hčerka je diploidne celice). Interfaza je kratka, ker ne zahteva podvajanja DNK.

V drugi delitvi v metafazi 2 se en kromosom (dveh kromatid) odcepi v ekvatorialni del celice in oblikuje metafazno ploščo. Centromera vsakega kromosoma je razdeljena, kromatide se razhajajo proti polom. V fazi telofaze te delitve se tvorita dve celici, ki vsebujejo haploidni sklop kromosomov. Prihaja že normalna interfaza.

Konjugacija in križanje

Konjugacija je proces fuzije homolognih kromosomov, križanec pa je izmenjava ustreznih odsekov homolognih kromosomov (začne se v profazi prve delitve, konča v metafazi 1 ali v anafazi 1, kadar se kromosomi razhajajo). To sta dva sosednja procesa, ki sodelujeta pri dodatni rekombinaciji genskega materiala. Tako kromosomi v haploidnih celicah niso podobni tistim v materi, vendar že obstajajo s substitucijami.

Različne gamete

Gamete, ki nastanejo v procesu mejoze, niso medsebojno homologne. Kromosomi se razhajajo v hčerinske celice neodvisno drug od drugega, tako da lahko v prihodnje potomce pripeljejo različne alele. Razmislite o najpreprostejšem klasičnem problemu: definiramo vrste gamet, ki nastanejo v starševskem organizmu po dveh enostavnih značilnostih. Imamo temnookega in temno lasca, ki je heterozigoten za te značilnosti. Formula alela, ki jo označuje, bo izgledala kot AaBb. Spolne celice bodo imele naslednjo obliko: AB, Ab, aB, ab. To so štiri vrste. Seveda bo število alelov v živih organizmih z mnogimi znaki večkrat višje, kar pomeni, da bo veliko več variant gamet. Te procese povečuje konjugacija in križanje, ki se pojavljajo v procesu delitve.

Obstajajo napake pri replikaciji in kromosomskih razlikah. To vodi do nastanka okvarjenih gamet. Običajno morajo takšne celice imeti apoptozo (celična smrt), včasih pa se združijo z drugo zarodno celico in tvorijo nov organizem. Na primer na ta način Down-ova bolezen pri ljudeh, povezanih z enim dodatnim kromosomom.

Omeniti je treba, da se zarodne celice, ki nastanejo v različnih organizmih, še naprej razvijajo. Na primer, oseba iz ene od starševskih celic proizvaja štiri enakovredne sperme - tako kot pri klasični mejozi, kar je jajce - da bi ugotovili, da je težje. Eno jajčno celico in tri redukcijska telesa tvorijo štiri potencialno identične celice.

Mejoza: biološki pomen

Zakaj se v procesu mejoze zmanjša število kromosomov v celici, je jasno: če ta mehanizem ne bi obstajal, bi združitev dveh zarodnih celic povzročila konstantno povečanje kromosomskega niza. Zaradi redukcijske delitve v procesu razmnoževanja iz fuzije dveh gamet nastane popolna diploidna celica. Tako je obstojnost vrste, stabilnost njenega kromosoma.

Polovica DNK hčerinskega organizma bo vsebovala materinsko in polovico očetovske genetske informacije.

Mehanizmi mehanizmov so osnova sterilnosti medvrstnih hibridov. Ker so kromosomi dveh vrst v celicah takih organizmov, ne morejo vstopiti v konjugacijo v procesu metafaze 1 in proces tvorbe zarodnih celic je moten. Plodni hibridi so možni le med tesno povezanimi vrstami. V primeru poliploidnih organizmov (npr. Številnih kmetijskih rastlin) v celicah z enakim številom kromosomov (oktoploidi, tetraploidi) se kromosomi razlikujejo kot v primeru klasične mejoze. V primeru triploidov se kromatide oblikujejo neenakomerno, tveganje za poškodovane gamete je visoko. Te rastline se razmnožujejo vegetativno.

Tako je razumevanje, kaj je mejoza, temeljno vprašanje biologije. Procesi spolnega razmnoževanja, kopičenje naključnih mutacij in prenos njihovih potomcev so osnova dedne variabilnosti in negotove izbire. Sodobna selekcija temelji na teh mehanizmih.

Možnosti mejoze

Obravnavana varianta delitve v mejozi je značilna predvsem za večcelične. Najenostavnejši mehanizem je nekoliko drugačen. Pri tem se nadaljuje ena meiotična razdelitev, premika pa tudi faza prečkanja. Takšen mehanizem velja za bolj primitivnega. Služi kot osnova za delitev haploidnih celic sodobnih živali, rastlin, gliv, ki se pojavljajo v dveh fazah in zagotavljajo boljšo rekombinacijo genskega materiala.

Razlike mejoze zaradi mitoze

Če povzamemo razlike med tema dvema tipoma delitve, je treba opozoriti na ploidnost hčerinskih celic. Če je med mitozo količina DNA, kromosomov v obeh generacijah enaka - diploidna, se v mejozi oblikujejo haploidne celice. V tem primeru se kot rezultat prvega procesa oblikujejo dve, in kot posledica drugega - štiri celice. V mitozi ni prehoda. Tudi biološki pomen teh delitev se spreminja. Če je cilj mejoze tvorba zarodnih celic in njihovo kasnejše praznjenje v različnih organizmih, to je rekombinacija genskega materiala generacij, je cilj mitoze ohranjanje stabilnosti tkiv in celovitosti organizma.