Jaki jest cel mejozy? | Albert.io

Uwaga: Ten post został napisany kilka lat temu i może nie odzwierciedlać najnowszych zmian w programie AP®. Stopniowo aktualizujemy te posty i usuniemy to zastrzeżenie, gdy ten post zostanie zaktualizowany. Dziękujemy za cierpliwość!

Słowo mejoza wywodzi się z języka greckiego. Oznacza ono zmniejszanie; odnosi się to do zmniejszania liczby chromosomów w komórce. Mejoza jest procesem redukcji chromosomów w komórkach eukariotycznych (rośliny, zwierzęta i grzyby), który prowadzi do produkcji komórek rozrodczych (gamet/komórek płciowych) potrzebnych do rozmnażania płciowego. W mejozie podwójny zestaw chromosomów (diploidalny) jest redukowany do pojedynczego zestawu chromosomów (haploidalnego) w celu wytworzenia komórek zarodkowych lub zarodników. Kiedy łączą się one w rozmnażaniu płciowym, powstająca zygota jest diploidem. W ten sposób liczba chromosomów danego gatunku jest zachowana w rozmnażaniu płciowym.

Dlaczego?

Sprowadza się to do liczb chromosomalnych. Jeśli człowiek, z n = 46 chromosomami lub dwiema parami n = 23 chromosomów, rozmnażałby się bez redukcji chromosomalnej, komórka jajowa i plemnik miałyby n = 46 chromosomów. Kiedy połączyłyby się one w gametę, zygota (zarodek) miałaby n = 92 chromosomy, czyli dwa razy więcej niż potrzeba! Spowodowałoby to genetyczne anomalie u dziecka. Co więcej, wyobraź sobie, że to dziecko rozmnożyłoby się z innym dzieckiem z n = 92 chromosomami: ich dziecko miałoby 184 chromosomy! Liczba ta stale by wzrastała. Tak więc, chromosomalna redukcja jest konieczna dla dalszego istnienia każdego gatunku.

Przed rozpoczęciem mejozy, chromosomy w jądrze komórki ulegają replikacji. Dzieje się tak dlatego, że w wyniku mejozy powstają cztery komórki córki z połową chromosomów komórki macierzystej; lub cztery komórki haploidalne z jednej komórki diploidalnej. Pamiętaj, że haploidalne i diploidalne odnoszą się do liczby chromosomów w komórce: komórki haploidalne zawierają jeden zestaw chromosomów (n), podczas gdy komórki diploidalne zawierają dwa pełne zestawy chromosomów (2n). Jak widać, matematyka nie do końca się sprawdza: komórka macierzysta musi najpierw zostać przekształcona w komórkę 4n (tetraploidalną), zanim rozpocznie się podział. Tak więc komórka z n = 46 chromosomami zostanie przekształcona w komórkę z n = 92 chromosomami, z których po mejozie powstaną cztery komórki z n = 23 chromosomami.

Mejoza zaczyna się podobnie jak mitoza. Po replikacji chromosomów, wszystkie chromosomy rozdzielają się na chromatydy siostrzane (identyczne dwie połówki chromosomu). Jednak na tym podobieństwa się kończą. W mejozie zachodzi dodatkowy proces: rekombinacja lub crossing over. Podczas rekombinacji pary chromosomów ustawiają się w linii i rekombinują, tak że każdy chromosom ma w sobie fragment innego chromosomu. W ten sposób zapewniona jest różnorodność genetyczna.

Tak więc mejoza wykorzystuje rekombinację do wytworzenia czterech haploidalnych komórek potomnych, które nie są identyczne ze swoimi diploidalnymi komórkami macierzystymi ani ze sobą nawzajem.

Fazy mejozy

Mejoza dzieli się na dwie części lub podziały, z których każdy składa się z kilku faz. Są to: profaza I, metafaza I, anafaza I i telofaza I w mejozie I; oraz profaza II, metafaza II, anafaza II i telofaza II w mejozie II. Do zrozumienia tych faz potrzebna jest pewna terminologia:

Dwuwartościowy – para chromosomów homologicznych utrzymywanych razem przez chiazmę.
Chiazma – punkt przecięcia, w którym chromosomy wymieniają się materiałem genetycznym.
Centromer – punkt zwężenia chromosomu.
Dyad – połowa tetrady; jedna połowa synapsy pary chromosomów homologicznych.
Chromosomy homologiczne – para chromosomów utworzona przez chromosom pierwotny i jego duplikację. Chromosomy te nie są identyczne.
Płytka metafazowa – linia środkowa komórki.
Monada – po rozdzieleniu każdy chromosom tetrady tworzy monadę. Dyada bez synapsy do swojego chromosomu homologicznego.
Otoczka jądrowa – podwójna błona, która otacza jądro.
Nukleolus – centrum produkcji rRNA w jądrze.
Chromatydy siostrzane – dwie identyczne chromatydy, które tworzą chromosom.
Włókna wrzeciona – wiązka mikrotubul biegnąca od jednego bieguna komórki do drugiego, wzdłuż której poruszają się chromosomy.
Synapsa – proces, w którym dwa homologiczne chromosomy wchodzą ze sobą w fizyczny kontakt.
Tetrad – para homologicznych chromosomów utrzymywanych razem przez chiazmę.

Mejoza I

Tutaj znajduje się pełny obraz mejozy I (rysunek 1), przejdziemy przez każdą fazę szczegółowo. Powinieneś być w stanie zrozumieć znaczenie każdej fazy i powód każdego kroku. Gdy to zrozumiesz, będziesz przygotowany do odpowiedzi na pytania egzaminacyjne dotyczące mejozy I.

Mejoza

Źródło obrazu: Wikimedia Commons

Figura 1: Cztery etapy mejozy I z etapem profazy rozdzielonym dalej na cztery podfazy

1. Faza I

Faza I charakteryzuje się trzema głównymi wydarzeniami: kondensacją chromatyny w widoczne chromosomy, synapsą chromosomów w każdej parze homologicznej i krzyżowaniem materiału genetycznego między tymi synapsami. Faza I dzieli się dalej na pięć dyskretnych faz: leptonema, zygonema, pachynema, diplonema i diakineza (rysunek 2).

Meoza02

Źródło obrazu: Wikimedia Commons

Figura 2: Poszczególne etapy profazy mejozy I

Leptonema

Znana również jako etap leptotenu, faza ta charakteryzuje się kondensacją chromatyny w celu utworzenia widocznych chromosomów. Rozpoczyna się poszukiwanie homologii.

Zygonema

Ta faza jest również znana jako stadium zygotenu. Poszukiwanie homologii jest kontynuowane, a chromosomy homologiczne ustawiają się w pary, tworząc biwalenty. Zaczyna się formować kompleks synaptonemalny.

Pachynema

Znana również jako stadium pachytenu, faza ta obejmuje dalszy rozwój kompleksu synaptonemalnego pomiędzy homologicznymi parami biwalentów, prowadząc do synapsy. W tej fazie jest jasne, że każdy biwalent zawiera dwie pary chromatyd siostrzanych. Chromatydy siostrzane jednej pary są chromatydami nonsisternymi w stosunku do chromatyd siostrzanych drugiej pary. Razem, te cztery chromatydy są znane jako tetrad. Następuje krzyżowanie lub rekombinacja materiału genetycznego między parami chromatyd siostrzanych.

Diplonema

Ta faza jest również znana jako stadium diplotenu. Pary siostrzanych chromatyd zaczynają się rozdzielać. Chromatydy siostrzane pozostają w kontakcie w punktach zwanych chiazmatami (pojedynczy chiazma), gdzie nastąpiła wymiana genetyczna podczas crossing over.

Diakineza

Chromosomy rozdzielają się dalej, ale nadal są połączone przez chiazmaty chromatyd siostrzanych. Rozdzielenie prowadzi do przesunięcia się chiazmatów w kierunku końców chromatyd, co jest procesem zwanym terminalizacją. Otoczka jądrowa i jąderko ulegają zniszczeniu, a centromery każdego chromosomu przyczepiają się do włókien wrzeciona, po czym ustawiają się na płytce metafazowej. Chromosomy są nadal w parach, które tworzą tetrady.

2. metafaza I

Faza ta jest podobna do metafazy mitozy. The spindle fibers attached to the centromere of each tetrad align the chromosomes so that one half of each tetrad is oriented towards each pole.

Meiosis3