Meiose

Meiose (fra andet græsk μείωσις  - "reduktion"), eller reduktionsdeling  - deling af kernen i en eukaryot celle med en halvering af antallet af kromosomer . Det forekommer i to faser (reduktion og ligningsstadier af meiose). Som et resultat af meiose dannes gameter (hos dyr), sporer (i svampe og planter) og andre kønsceller (for eksempel agameter i foraminifera ).

Med et fald i antallet af kromosomer som følge af meiose sker der en overgang fra den diploide fase til den haploide fase i livscyklussen . Genoprettelse af ploiditet (overgang fra haploid til diploid fase) sker som et resultat af den seksuelle proces .

På grund af den kendsgerning, at i profasen af ​​den første, reduktion, stadium, parvis fusion ( konjugation ) af homologe kromosomer forekommer , er det korrekte forløb af meiose kun muligt i diploide celler eller i endda polyploide (tetra-, hexaploide, etc. celler) ). Meiose kan også forekomme i ulige polyploider (tri-, pentaploide osv. celler), men i dem, på grund af manglende evne til at sikre parvis fusion af kromosomer i profase I, opstår der kromosomdivergens med forstyrrelser, der truer cellens levedygtighed eller udvikler derfra en flercellet haploid organisme.

Den samme mekanisme ligger til grund for steriliteten af ​​interspecifikke hybrider . Da interspecifikke hybrider kombinerer kromosomerne fra forældre, der tilhører forskellige arter i cellekernen, kan kromosomerne normalt ikke konjugere. Dette fører til forstyrrelser i kromosomernes divergens under meiose og i sidste ende til manglende levedygtighed af kønsceller eller kønsceller (det vigtigste middel til at bekæmpe dette problem er brugen af ​​polyploide kromosomsæt, da hvert kromosom i dette tilfælde konjugerer med det tilsvarende kromosom i dets sæt). Visse restriktioner på konjugationen af ​​kromosomer pålægges også af kromosomale omlejringer ( sletninger i stor skala , duplikationer , inversioner eller translokationer ).

Faser af meiose

Meiosis består af 2 på hinanden følgende divisioner.

• Profase I  - profasen af ​​den første division er meget kompleks og består af 5 faser:

• Leptothena , eller leptonema  - pakning af kromosomer, kondensering af DNA med dannelse af kromosomer i form af tynde tråde (kromosomer forkortes).
• Zygoten , eller zygonem  - konjugation forekommer - forbindelsen af ​​homologe kromosomer med dannelsen af ​​strukturer bestående af to forbundne kromosomer, kaldet tetrads eller bivalente og deres yderligere komprimering.
• Pachytene eller pachinema  - (det længste stadium) - nogle steder er homologe kromosomer tæt forbundet og danner chiasma . Overkrydsning forekommer i dem - udveksling af steder mellem homologe kromosomer.
• Diploten , eller diplonema  - der sker delvis dekondensering af kromosomer, mens en del af genomet kan arbejde, transskriptionsprocesser (RNA-dannelse), translation (proteinsyntese) forekommer; homologe kromosomer forbliver forbundet med hinanden. Hos nogle dyr får kromosomer i oocytter på dette stadium af meiotisk profase den karakteristiske form som lampebørstekromosomer .
• Diakinese  - DNA kondenserer så meget som muligt igen, syntetiske processer stopper, kernekappen opløses; centrioler divergerer mod polerne; homologe kromosomer forbliver forbundet med hinanden.

Ved afslutningen af ​​profase I migrerer centrioler til cellens poler, spindelfibre dannes , og kernemembranen og nukleolerne ødelægges . Det genetiske materiale er 2n4c (n er antallet af kromosomer, c er antallet af DNA-molekyler).

• Metafase I  - bivalente kromosomer stiller op langs cellens ækvator. Det genetiske materiale er 2n4c.
• Anafase I  - mikrotubuli trækker sig sammen, bivalente deler sig, og kromosomerne divergerer mod polerne. Det er vigtigt at bemærke, at på grund af konjugationen af ​​kromosomer i zygotenet, divergerer hele kromosomer bestående af to kromatider hver mod polerne og ikke individuelle kromatider, som i mitose . Hver pol har n2c genetisk materiale, i hele cellen 2n4c.
• Telofase I  - kromosomer despiraliserer, og kernehylsteret vises.

Som et resultat af den første reduktionsdeling af meiose I dannes to celler med arvematerialet n2c

Den anden deling af meiose følger efter en kort pause ( interkinesis ): der er ingen S-periode, da der ikke er nogen DNA-replikation før den anden deling.

• Profase II  - kondensation af kromosomer opstår, cellecentret deler sig, og produkterne af dets deling divergerer til kernens poler, kernehylsteret ødelægges, en divisionsspindel dannes, vinkelret på den første spindel.
• Metafase II  - univalente kromosomer (bestående af to kromatider hver) er placeret på "ækvator" (i lige stor afstand fra "polerne" af kernen) i samme plan og danner den såkaldte metafaseplade .
• Anafase II  - univalenter deler sig og kromatider divergerer mod polerne.
• Telofase II  - kromosomer despiraliserer og kernehylsteret vises.

Som følge heraf dannes fire haploide celler med nc genetisk materiale fra en diploid celle . I de tilfælde, hvor meiose er forbundet med gametogenese (for eksempel i flercellede dyr), er den første og anden opdeling af meiose skarpt ujævn under udviklingen af ​​æg . Som et resultat dannes et haploid æg og tre såkaldte reduktionslegemer (abortive derivater af første og anden division).

Indstillinger

I nogle protozoer forløber meiose anderledes end den typiske metazoane meiose beskrevet ovenfor . For eksempel kan kun én og ikke to på hinanden følgende meiotiske delinger forekomme, hvor krydsning finder sted under en anden fase af meiosen. Det er almindeligt accepteret blandt biologer, at et-trins meiose er relativt primitivt og gik forud for fremkomsten af ​​to-trins meiose, hvilket giver mere effektiv genom- rekombination [1] .

Betydning

• Hos seksuelt reproducerende organismer forhindres fordoblingen af ​​antallet af kromosomer i hver generation, da der under dannelsen af ​​kønsceller ved meiose sker en reduktion i antallet af kromosomer.
• Meiose skaber en mulighed for fremkomsten af ​​nye kombinationer af gener ( kombinativ variabilitet ), da dannelsen af ​​genetisk forskellige gameter forekommer.
• Reduktionen i antallet af kromosomer fører til dannelsen af ​​"rene kønsceller", der kun bærer en allel af det tilsvarende locus.
• Placeringen af ​​bivalenterne af spindlens ækvatorialplade i metafase 1 og kromosomerne i metafase 2 bestemmes tilfældigt. Den efterfølgende divergens af kromosomer i anafase fører til dannelsen af ​​nye kombinationer af alleler i gameter. Uafhængig divergens af kromosomer er grundlaget for Mendels tredje lov [2] .

Noter

1. ↑ Hausman, K. Meios // Protozoology  = Klaus Hausman. Protozoologi. 1985: [overs. med  ham. ]. - M .  : "Mir", 1988. - S. 242-243. — 336 s. : syg. - BBK  22.691 . - UDC  593,1 + 576,3 . — ISBN 5-03-000705-9 .
2. ↑ Meiosis // Biologisk ordbog  : [hjemmeside]. - Al biologi, 2006. - 5. oktober.

Litteratur

• Babynin, E. V. Molekylær mekanisme for homolog rekombination i meiose  : oprindelse og biologisk betydning // Tsitologi: zhurn. - 2007. - T. 49, nr. 3. - S. 182-193. - ELIBRARY ID: 18099578. - ISSN 0041-3771 .
• Markov, A. På vej til at opklare meiosens mysterium // Elements: [hjemmeside].  - Ref. Art.: Bogdanov, Yu. F. . Evolution af meiose i encellede og flercellede eukaryoter  : Aromorfose på celleniveau // Journal of General Biology. - 2008, marts-april. - T. 69, nr. 2. - S. 102-117.
• Bogdanov, Yu. F. Variation and Evolution of Meiosis  : [ eng. ]  : [ bue. 6. januar 2012 ] // Russian Journal of Genetics: zhurn. - 2003. - Bd. 39, nr. 4. - S. 363-381.
• Biologi: i 2 bind . — 2. udg., rettet. og yderligere - M .  : RIA "New Wave" : Forlag Umerenkov, 2011. - T. 1. - 500 sek. - BBK  B63 .

Links

• Stepanova Anna Yurievna Meiosis  // Lektioner af skolens læseplan. - Interda LLC, 2011. - 27. oktober. — Dato for adgang: 08.12.2019.