Περιεχόμενο
- Κυτταρική διαίρεση και απλοί ευκαρυώτες
- Κυτταροδιαίρεση και πιο σύνθετους ευκαρυώτες
- Χρωμοσωμάτων και Μείωση
- Μαθηματικά χρωμοσωμάτων και γενετικές διαταραχές
- Φάσεις μείωσης
- Τι συμβαίνει κατά τη διάρκεια της μαιόωσης I;
- Τι συμβαίνει στη Μεϊόση II, την Προφήτη ΙΙ;
- Τι συμβαίνει στη Μεϊόση II, τη Μεταφάση ΙΙ;
- Τι συμβαίνει στη Μεϊόση II, την Αναφάση ΙΙ;
- Τι συμβαίνει στη Μεϊόση II, Telophase II;
- Πότε συμβαίνει η μεΐωση στους ανθρώπους;
- ΟΠΑ, τι? Διακοπή και έναρξη της μείωσης
Όταν ακούτε τον όρο σεξουαλική αναπαραγωγή, ίσως να μην απεικονίσετε αμέσως την κυτταρική διαίρεση (εκτός αν είστε ήδη aficionado κυτταρικής βιολογίας). Ωστόσο, ονομάζεται συγκεκριμένος τύπος κυτταρικής διαίρεσης Μεϊώση είναι ζωτικής σημασίας για τη δουλειά της σεξουαλικής αναπαραγωγής επειδή δημιουργεί γαμέτες ή σεξουαλικά κύτταρα κατάλληλα για αυτόν τον τύπο αναπαραγωγής.
Οι επιστήμονες και οι καθηγητές των επιστημών καλούν μείοσιως μείωσης. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα γεννητικά κύτταρα που προορίζονται να γίνουν γαμέτες πρέπει περιορίζω τον αριθμό των χρωμοσωμάτων πριν από αυτά διαιρέστε για την παραγωγή αυτών των φύλων, όπως κύτταρα σπέρματος ή ωαρίων σε ανθρώπους ή κύτταρα σπορίων σε φυτά.
Αυτή η διαίρεση μείωσης διατηρεί τον σωστό αριθμό χρωμοσωμάτων από τη μία γενιά στην άλλη και εξασφαλίζει επίσης τη γενετική ποικιλότητα για τους απογόνους.
Κυτταρική διαίρεση και απλοί ευκαρυώτες
Η κυτταρική διαίρεση, η οποία περιλαμβάνει τόσο τη μίτωση όσο και τη μείωση, μητρικό κύτταρο να χωρίσετε σε δύο (ή περισσότερα) θυγατρικά κύτταρα. Αυτή η διαίρεση καθιστά δυνατή την αναπαραγωγή των κυττάρων, είτε σεξουαλικά είτε ασυμπτωματικά.
Οι μονοκύτταροι ευκαρυωτικοί οργανισμοί, όπως οι αμοιβάδες και οι ζυμομύκητες, χρησιμοποιούν τη μίτωση για να χωριστούν σε θυγατρικά κύτταρα τα οποία είναι πανομοιότυπα με το μητρικό κύτταρο κατά τη διάρκεια της ασεξουαλικής αναπαραγωγής. Δεδομένου ότι αυτά τα θυγατρικά κύτταρα είναι ακριβή αντίγραφα του γονικού κυττάρου, η γενετική ποικιλότητα είναι ελάχιστη.
Σχετικό περιεχόμενο: Φάση S
Κυτταροδιαίρεση και πιο σύνθετους ευκαρυώτες
Σε πιο σύνθετους ευκαρυώτες που χρησιμοποιούν σεξουαλική αναπαραγωγή, όπως οι άνθρωποι, μίτωσις παίζει επίσης σημαντικούς ρόλους. Αυτά περιλαμβάνουν την κυτταρική ανάπτυξη και την επούλωση των ιστών.
Όταν το σώμα σας χρειάζεται να αναπτυχθεί ή να αντικαταστήσει τα κύτταρα του δέρματος που απομακρύνονται συνεχώς, τα κύτταρα σε αυτό το site θα υποστούν μίτωση για να αντικαταστήσουν χαμένα κύτταρα ή να προσθέσουν χύμα. Στην περίπτωση επούλωσης πληγών, τα κύτταρα στα άκρα του κατεστραμμένου ιστού θα υποστούν μίτωση για να κλείσουν τον τραυματισμό.
Η διαδικασία του Μεϊώση, από την άλλη πλευρά, είναι ο τρόπος που οι πολύπλοκοι ευκαρυωτικοί οργανισμοί κάνουν γαμέτες προκειμένου να αναπαραχθούν σεξουαλικά. Δεδομένου ότι αυτό το πρόγραμμα κυττάρων ανακατεύει τη γενετική πληροφορία που κωδικοποιείται στα χρωμοσώματα, τα θυγατρικά κύτταρα είναι γενετικά μοναδικά και όχι πανομοιότυπα αντίγραφα των γονικών κυττάρων (ή των άλλων θυγατρικών κυττάρων).
Αυτή η μοναδικότητα μπορεί να κάνει κάποια θυγατρικά κύτταρα πιο κατάλληλα να επιβιώσουν.
Χρωμοσωμάτων και Μείωση
Τα χρωμοσώματα σας είναι μια μορφή του DNA σας που συσκευάζεται με την περιτύλιξη των κλώνων γενετικού υλικού γύρω από τις εξειδικευμένες πρωτεΐνες που ονομάζονται ιστόνες. Κάθε χρωμόσωμα περιέχει εκατοντάδες ή χιλιάδες γονίδια, τα οποία κωδικοποιούν τα χαρακτηριστικά που σας κάνουν διαφορετικούς από άλλους ανθρώπους. Οι άνθρωποι συνήθως έχουν 23 ζεύγη χρωμοσωμάτων ή 46 ολικά χρωμοσώματα σε κάθε κύτταρο που περιέχει το DNA του σώματος.
Προκειμένου τα μαθηματικά να δουλέψουν κατά την παραγωγή γαμετών, ο γονέας διπλοειδή κύτταρα με 46 χρωμοσώματα το καθένα πρέπει να μειώσει το σύνολο των χρωμοσωμάτων τους κατά το ήμισυ για να γίνει απλοειδή θυγατρικά κύτταρα με 23 χρωμοσώματα το καθένα.
Τα σπερματοζωάρια και τα κύτταρα των αυγών πρέπει να είναι απλοειδή κύτταρα δεδομένου ότι θα έρθουν μαζί για να κάνουν έναν νέο άνθρωπο κατά τη διάρκεια της γονιμοποίησης, ουσιαστικά συνδυάζοντας τα χρωμοσώματα που μεταφέρουν.
Μαθηματικά χρωμοσωμάτων και γενετικές διαταραχές
Εάν ο αριθμός των χρωμοσωμάτων σε αυτά τα κύτταρα δεν μειώθηκε με τη μείωση, οι προκύπτοντες απόγονοι θα είχαν 92 χρωμοσώματα αντί για 46 και η επόμενη γενιά θα είχε 184 κ.ο.κ. Η διατήρηση του αριθμού των χρωμοσωμάτων από τη μία γενιά στην άλλη είναι σημαντική επειδή επιτρέπει σε κάθε γενιά να χρησιμοποιεί τα ίδια προγράμματα κυττάρων.
Ακόμα και ένα επιπλέον (ή λείπει) χρωμόσωμα μπορεί να προκαλέσει σοβαρότητα γενετικές διαταραχές.
Για παράδειγμα, το σύνδρομο Down συμβαίνει όταν υπάρχει ένα επιπλέον αντίγραφο του χρωμοσώματος 21, δίνοντας στους ανθρώπους με αυτή τη διαταραχή 47 χρωμοσώματα παρά 46.
Ενώ τα σφάλματα μπορούν και συμβαίνουν κατά τη διάρκεια της μείωσης, το βασικό πρόγραμμα μείωσης του αριθμού των χρωμοσωμάτων πριν από τη διάσπαση σε γαμέτες εξασφαλίζει ότι οι περισσότεροι απόγονοι τελειώνουν με τον σωστό αριθμό χρωμοσωμάτων.
Φάσεις μείωσης
Η μεϊόσις περιλαμβάνει δύο φάσεις, που ονομάζονται μεΐωση Ι και μείοσις II, οι οποίες εμφανίζονται διαδοχικά. Η μεΐωση Ι παράγει δύο απλοειδή θυγατρικά κύτταρα με μοναδική χρωματίτες, τα οποία είναι τα πρόδρομα των χρωμοσωμάτων.
Η μείοσις II, είναι κάπως παρόμοια με τη μίτωση επειδή απλά διαιρεί αυτά τα δύο απλοειδή θυγατρικά κύτταρα από την πρώτη φάση σε τέσσερα απλοειδή θυγατρικά κύτταρα. Ωστόσο, η μίτωση εμφανίζεται σε όλα τα σωματικά κύτταρα, ενώ η μείοση λαμβάνει χώρα μόνο σε αναπαραγωγικούς ιστούς, όπως οι όρχεις και οι ωοθήκες στους ανθρώπους.
Κάθε μία από τις φάσεις της μείωσης περιλαμβάνει υποφάσεις. Για τη μείοση Ι, αυτές είναι η προφατική Ι, η μεταφάση Ι, η αναφάση Ι και η τελοφάση Ι. Για τη μείοση II, πρόκειται για την προφατική ΙΙ, τη μεταφάση II, την αναφάση II και την τελοφασία II.
Τι συμβαίνει κατά τη διάρκεια της μαιόωσης I;
Για να κατανοήσουμε τα καρύδια και τα μπουλόνια της μείωσης II, είναι χρήσιμο να έχουμε μια βασική κατανόηση της μείωσης I από τη δεύτερη φάση της μείωσης που βασίζεται στην πρώτη. Μέσα από μια σειρά ρυθμιζόμενων βημάτων που εκτείνονται στις υποφάσεις, η μεΐωση τραβά τα ζευγαρωμένα χρωμοσώματα, που ονομάζονται ομόλογα χρωμοσώματα, του γονικού κυττάρου σε αντίθετες πλευρές του κυττάρου μέχρις ότου κάθε πόλος περιέχει μια συστάδα 23 χρωμοσωμάτων. Σε αυτό το σημείο, η κυψέλη χωρίζεται σε δύο.
Κάθε ένα από αυτά τα μειωμένα χρωμοσώματα περιλαμβάνει δύο αδένες κλώνοι, που ονομάζονται αδελφές χρωματίτες, που κρατούνται μαζί από ένα centromere. Είναι πιο εύκολο να τις απεικονίσετε στις συμπυκνωμένες εκδόσεις τους, τις οποίες μπορείτε να φανταστείτε κάπως σαν τις πεταλούδες. Το αριστερό σύνολο πτερυγίων (ένα χρωματιστό) και το σωστό σύνολο πτερυγίων (το δεύτερο χρωματίο) συνδέονται στο σώμα (το κεντρομερές).
Η μεΐωση περιλαμβάνει επίσης τους τρεις μηχανισμούς που διασφαλίζουν τη γενετική ποικιλότητα των απογόνων. Κατά τη διάρκεια της διασταύρωσης, τα ομόλογα χρωμοσώματα ανταλλάσσουν μικρές περιοχές του DNA. Αργότερα, ο τυχαίος διαχωρισμός εξασφαλίζει ότι οι δύο εκδοχές των γονιδίων από αυτά τα χρωμοσώματα ανακατεύονται τυχαία και ανεξάρτητα στους γαμέτες.
Η ανεξάρτητη συλλογή εξασφαλίζει ότι οι χρωματιστές αδελφές τελειώνουν σε χωριστούς γαμέτες. Συνολικά, αυτοί οι μηχανισμοί ανακατεύουν το γενετικό κατάστρωμα για να παράγουν πολλούς δυνατούς συνδυασμούς γονιδίων.
Τι συμβαίνει στη Μεϊόση II, την Προφήτη ΙΙ;
Με την ολοκλήρωση της μεΐωσης ολοκληρώθηκε η μεΐωση II. Κατά τη διάρκεια της πρώτης φάσης της μείωσης II, που ονομάζεται prophase II, το κύτταρο παίρνει τα μηχανήματα που χρειάζεται για την κυτταρική διαίρεση έτοιμη να λειτουργήσει. Πρώτον, δύο περιοχές του πυρήνα του κυττάρου, ο πυρήνας και ο πυρηνικός φάκελος, διαλύονται.
Στη συνέχεια, οι αδελφές chromatids συνοψίζω, που σημαίνει ότι αφυδατώνουν και αλλάζουν σχήμα για να γίνουν πιο συμπαγή. Τώρα φαίνονται παχύτερα, κοντύτερα και πιο οργανωμένα από ό, τι κάνουν στην κατάσταση άνευ συμπυκνώσεώς τους, που ονομάζεται χρωματίνη.
Το κελί centrosomes, ή κέντρα οργάνωσης μικροσωληνίσκων, μεταναστεύουν σε αντίθετες πλευρές του κυττάρου και σχηματίζουν έναν άξονα μεταξύ τους. Αυτά τα κέντρα παράγουν και οργανώνουν μικροσωληνάρια, τα οποία είναι νήματα πρωτεϊνών που παίζουν μια μεγάλη ποικιλία ρόλων στο κύτταρο.
Κατά τη διάρκεια της προφανούς φάσης ΙΙ, αυτοί οι μικροσωληνίσκοι σχηματίζουν το άξονες ατράκτου που τελικά θα εκτελεί σημαντικές μεταφορικές λειτουργίες κατά τα μεταγενέστερα στάδια της μείωσης II.
Τι συμβαίνει στη Μεϊόση II, τη Μεταφάση ΙΙ;
Η δεύτερη φάση, που ονομάζεται μεταφάση ΙΙ, αφορά στη μετακίνηση των χρωματιστών αδελφών σε κατάλληλη θέση για τη διαίρεση των κυττάρων. Για να γίνει αυτό, αυτές οι ίνες άξονες συνδέονται με το centromere, η οποία είναι η εξειδικευμένη περιοχή του DNA που κρατάει τα αδελφά χρώματα μαζί σαν μια ζώνη ή το σώμα της πεταλούδας που φανταστήκατε όπου τα αριστερά και τα δεξιά φτερά είναι τα χρωματιστά αδέρφια.
Αφού συνδεθούν με το κεντρομερές, οι ίνες της ατράκτου χρησιμοποιούν τους μηχανισμούς εντοπισμού τους για να ωθήσουν τα χρωματιστά αδέρφια στο κέντρο της κυψέλης. Μόλις φτάσουν στο κέντρο, οι ίνες της ατράκτου συνεχίζουν να ωθούν τις χρωματιστές αδελφές μέχρι να ευθυγραμμιστούν κατά μήκος της μέσης γραμμής του κυττάρου.
Τι συμβαίνει στη Μεϊόση II, την Αναφάση ΙΙ;
Τώρα που οι χρωματιστές αδελφές παρατάσσονται κατά μήκος της μεσαίας γραμμής, προσαρτημένες στο κεντρομερές προς τις ίνες της ατράκτου, μπορεί να ξεκινήσει το έργο της διαίρεσής τους σε θυγατρικά κύτταρα. Τα άκρα των ινών της ατράκτου που δεν είναι συνδεδεμένα με τα χρωματοειδή αδελφή είναι αγκυρωμένα στα κεντροσώματα που βρίσκονται σε κάθε πλευρά του κυττάρου.
Οι ίνες της ατράκτου αρχίζουν να συστέλλονται, στρέφοντας τις χρωματιστές αδελφές χωριστά μέχρι να διαχωριστούν. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, η σύσπαση των ινών του ατράκτου στα κεντροσώματα ενεργεί σαν ένα έλικτρο, τραβώντας τα χρωματιστά αδέρματα μεταξύ τους και σπρώχνοντάς τα προς τις αντίθετες πλευρές του κυττάρου. Οι επιστήμονες καλούν τώρα τα χρωματιστά αδέρφια αδελφά χρωμοσώματα, που προορίζονται για ξεχωριστά κύτταρα.
Τι συμβαίνει στη Μεϊόση II, Telophase II;
Τώρα που οι ίνες της ατράκτου έχουν διαιρεθεί με επιτυχία τα χρωματοειδή αδελφή σε χωριστά χρωμοσώματα αδελφών και τα μεταφέρουν σε αντίθετες πλευρές του κυττάρου, το ίδιο το κύτταρο είναι έτοιμο να χωρίσει. Κατ 'αρχάς, τα χρωμοσώματα αποσυμπυκνώνουν και επιστρέφουν στην κανονική τους κατάσταση, όπως το νήμα χρωματίνη. Δεδομένου ότι οι ίνες του άξονα έχουν εκτελέσει την εργασία τους, δεν είναι πλέον απαραίτητες, οπότε ο άξονας αποσυναρμολογείται.
Το μόνο που έχει απομείνει για το κελί να κάνει τώρα χωρίζεται σε δύο μέσω ενός μηχανισμού που ονομάζεται κυτοκίνες. Για να γίνει αυτό, ο πυρηνικός φάκελος σχηματίζεται ξανά και δημιουργεί μια εσοχή κάτω από το κέντρο του κυττάρου, που ονομάζεται σχισμή διάσπασης. Ο τρόπος με τον οποίο το κύτταρο καθορίζει πού να τραβήξει αυτή την αυλάκωση παραμένει ασαφής και το θέμα της έντονης συζήτησης μεταξύ των επιστημόνων που μελετούν την κυτταροκίνηση.
Ένα πρωτεϊνικό σύμπλεγμα που ονομάζεται συστολικό δακτύλιο ακτίνης-μυοσίνης προκαλεί την ανάπτυξη της κυτταρικής μεμβράνης (και του κυτταρικού τοιχώματος στα φυτικά κύτταρα) κατά μήκος της αύλακας κυτοκίνης, τσίμπημα του κυττάρου σε δύο. Εάν η σχισμή διάσπασης σχηματίζεται στη σωστή θέση, με τα αδρωματικά χρωμοσώματα να διαχωρίζονται σε ξεχωριστές πλευρές, τα αδελφά χρωμοσώματα βρίσκονται τώρα σε ξεχωριστά κύτταρα.
Αυτά είναι τώρα τέσσερα απλοειδή κόρη κύτταρα που περιέχουν μοναδικές, ποικίλες γενετικές πληροφορίες που γνωρίζετε ως κύτταρα σπέρματος ή κύτταρα αυγών (ή σπορίων κυττάρων σε φυτά).
Πότε συμβαίνει η μεΐωση στους ανθρώπους;
Μια από τις πιο ενδιαφέρουσες πτυχές της μείωσης είναι όταν εμφανίζεται στους ανθρώπους, η οποία ποικίλλει ανάλογα με την σεξουαλική εκχώρηση του ατόμου. Για τους άνδρες μετά την έναρξη της εφηβείας, η μείοσις λαμβάνει χώρα συνεχώς και παράγει τέσσερα απλοειδή κύτταρα σπερματοζωαρίων ανά γύρο, κάθε ένα από τα οποία είναι έτοιμο να γονιμοποιήσει ένα κύτταρο αυγών και να παράγει απογόνους εάν δοθεί η ευκαιρία.
Όταν πρόκειται για γυναίκες, το χρονοδιάγραμμα της μείωσης είναι διαφορετικό, πιο περίπλοκο και πολύ πιο ξένο. Σε αντίθεση με τους άνδρες που παράγουν συνεχώς κύτταρα σπερματοζωαρίων από την εφηβεία μέχρι το θάνατο, οι γυναίκες γεννιούνται με μια προμήθεια αυγών που βρίσκονται ήδη μέσα στους ωοθηκικούς τους ιστούς.
ΟΠΑ, τι? Διακοπή και έναρξη της μείωσης
Είναι ένα πνεύμα που πνέει, αλλά οι θηλυκοί άνθρωποι υποβάλλονται σε μια μερίδα της μείωσης I ενώ είναι ακόμα έμβρυα οι ίδιοι. Αυτό παράγει κύτταρα ωαρίων μέσα στις ωοθήκες του εμβρύου και στη συνέχεια η μεΐωση ουσιαστικά σβήνει μέχρι να ενεργοποιηθεί από την παραγωγή ορμονών στο εφηβεία.
Εκείνη την εποχή, η μείοσις επαναλαμβάνεται σύντομα, αλλά στη συνέχεια σταματάει πάλι στο στάδιο μεταφάσεων II της μεΐωσης II. Αρχίζει μόνο πίσω και ολοκληρώνει το πρόγραμμα εάν γονιμοποιηθεί το ωάριο.
Ενώ το όλο πρόγραμμα μείωσης παράγει τέσσερα λειτουργικά κύτταρα σπέρματος για αρσενικούς ανθρώπους, παράγει μόνο ένα λειτουργικό κύτταρο αυγών για θηλυκούς ανθρώπους και τρία ξένα κύτταρα που ονομάζονται πολικά σώματα.
Όπως μπορείτε να δείτε, η σεξουαλική αναπαραγωγή περιλαμβάνει πολύ περισσότερο από ό, τι το σπέρμα συναντά το αυγό.Είναι πραγματικά ένα πολύ περίπλοκο σύνολο προγραμμάτων διαίρεσης κυττάρων που συνεργάζονται για να εξασφαλίσουν ότι κάθε πιθανός απόγονος έχει τον σωστό αριθμό χρωμοσωμάτων και μια μοναδική ευκαιρία επιβίωσης, χάρη στην γενετική ανακατάταξη.