Определение мейоза
Мейоз – это процесс у эукариотических, размножающихся половым путем животных, который уменьшает количество хромосом в клетка до размножения. Многие организмы упаковывают эти клетки в гаметы, такие как яйцеклетка и сперма. Затем гамет могут встретиться во время размножения и слиться, чтобы создать новый зигота, Поскольку количество аллелей было уменьшено во время мейоза, комбинация двух гамет даст зиготу с тем же числом аллелей, что и у родителей. В диплоид организмов, это две копии каждого ген.
Функция и цель мейоза
Мейоз необходим у многих животных, размножающихся половым путем, чтобы обеспечить такое же количество хромосом у потомства, как и у родителей. Акт оплодотворение включает в себя две клетки, сливающиеся вместе, чтобы стать новой зиготой. Если количество аллелей каждого гена не уменьшено до 1 в гаметах, которые производят зиготу, у потомства будет 4 копии каждого гена. У многих животных это привело бы ко многим дефектам развития. У других организмов полиплоидия распространена, и они могут существовать со многими копиями одного и того же гена. Однако если организм не могут выжить, если они полиплоидия, мейоз должен произойти до размножения. Мейоз происходит в двух разных отделах, с разными фазами в каждом.
Фазы Мейоза
До мейоза ДНК реплицируется, как в митоз, Мейоз состоит из двух клеточных делений, известных как мейоз I и мейоз II. В первом разделе, который состоит из разных фаз, дублированная ДНК разделяется на дочерние клетки, В следующем разделе, который следует сразу за первым, два аллеля каждого гена разделяются на отдельные клетки. Ниже приведены описания двух отделов и различных фаз или стадий каждого мейоза. Помните, что до начала мейоза обычно диплоидная ДНК была продублирована. Это означает, что имеется 4 копии каждого гена, представленные в 2 полных наборах ДНК, каждый из которых имеет 2 аллеля. На диаграмме ниже красные хромосомы – это те, которые унаследованы от матери, а синие от отца. В начале следующей диаграммы ДНК уже реплицирована, поэтому красные и синие хромосомы выглядят как буква «Х». Каждая из этих «Х» хромосом состоит из двух сестринские хроматиды или клонированная ДНК из репликации. Они связаны на центромера для хранения, но можно разделить на отдельные хромосомы.
Фазы мейоза I
Метафаза I
В метафазе I мейоза I, гомологичные пары хромосом выстраиваются на метафазы тарелка, рядом с центром клетки. Этот шаг называется редукционным делением. гомологичные хромосомы которые содержат два разных аллеля для каждого гена, выстроены для разделения. Как видно на диаграмме выше, в то время как хромосомы выстраиваются на метафазной пластинке вместе с их гомологичной парой, нет порядка, с какой стороны выстраиваются материнские или отцовские хромосомы. Этот процесс является молекулярной причиной закон сегрегации.
Закон сегрегации говорит нам, что каждый аллель имеет такой же шанс быть переданным потомству. В метафазе I мейоза аллели разделены, что позволяет этому явлению происходить. В мейозе II они будут разделены на отдельные гаметы. При митозе все хромосомы выстраиваются на своих центромерах, а сестринские хроматиды каждой хромосомы разделяются на новые клетки. Гомологичные пары не объединяются в митоз, и каждая разделяется пополам, чтобы оставить новые клетки с 2 разными аллелями для каждого гена. Даже если эти аллели являются одним и тем же аллелем, они происходят из материнского и отцовского источника. При мейозе выстраивание гомологичных хромосом оставляет 2 аллеля в конечных клетках, но они находятся на сестринских хроматидах и являются клонами одного и того же источника ДНК.
Также во время метафазы I, гомологичные хромосомы могут поменять части себя, которые являются теми же частями хромосомы. Это называется кроссинговером и отвечает за другой закон генетика, закон независимого ассортимента, Этот закон гласит, что черты наследуются независимо друг от друга. Для признаков на разных хромосомах это, безусловно, верно всегда. Для признаков в одной и той же хромосоме это позволяет материнской и отцовской ДНК рекомбинировать, что позволяет наследовать признаки почти бесконечным числом способов.
Анафаза I
Так же, как анафаза митоза, хромосомы теперь тянутся к центриолям на каждой стороне клетки. Однако центросомы, удерживающие сестринские хроматиды вместе, не растворяются в Анафаза I мейоза, что означает, что отделены только гомологичные хромосомы, а не сестринские хроматиды.
Телофаза I
В телофаза Я, хромосомы полностью раздвинуты и образуются новые ядерные оболочки. Плазматическая мембрана отделена цитокинез и две новые ячейки эффективно сформированы.
Результаты мейоза I
Две новые клетки, каждая гаплоидный в их ДНК, но с 2 копиями, являются результатом мейоза I. Опять же, хотя есть 2 аллеля для каждого гена, они находятся на сестре хроматида копии друг друга. Поэтому они считаются гаплоидными клетками. Эти клетки отдыхают перед входом во второй отдел мейоза, мейоз II.
Фазы Мейоза II
Фаза II
Фаза II напоминает профазу I. Ядерные оболочки исчезают и образуются центриоли. Микротрубочки проходят через клетку, соединяясь с кинетохорами отдельных хроматид, связанных центромерами. Хромосомы начинают тянуться к метафазной пластинке.
Метафаза II
Теперь напоминающие митоз, хромосомы выстраиваются со своими центромерами на метафазной пластинке. Одна сестринская хроматида находится на каждой стороне метафазной пластинки. На этой стадии центромеры все еще связаны с белком cohesin.
Анафаза II
Сестринские хроматиды раздельные. Теперь они называются сестринскими хромосомами и тянутся к центриолам. Это разделение отмечает окончательное разделение ДНК. В отличие от первого деления, это деление известно как эквациональное деление, потому что каждая клетка заканчивается тем же количеством хромосом, что и в начале деления, но без копий.
Телофаза II
Как и в предыдущей телофазе I, клетка теперь разделена на две части, и хромосомы находятся на противоположных концах клетки. Происходит цитокинез или деление плазмы, и вокруг хромосом образуются новые ядерные оболочки.
Результаты Мейоза II
В конце мейоза II, есть 4 клетки, каждая гаплоидная, и у каждой есть только 1 копия генома. Эти клетки теперь можно превратить в гамет, яйца у самок и сперму у самцов.
Примеры Мейоза
Мейоз человека
Мейоз человека происходит в половых органах. Мужские яички производят сперму, а женские яичники – яйцеклетки. Однако, прежде чем эти гаметы будут сделаны, ДНК должна быть уменьшена. У человека 23 различных хромосомы, существующие в гомологичных парах между материнской и отцовской ДНК, что означает 46 хромосом. До мейоза ДНК в клетке реплицируется, образуя 46 хромосом в 92 сестринских хроматидах. Каждая пара сестринских хроматид имеет соответствующий (материнский или отцовский) набор сестринских хромосом. Эти пары известны как гомологичные хромосомы. Во время мейоза I эти гомологичные хромосомы выстраиваются в линию и делятся. Это оставляет 23 хромосомы в каждой клетке, каждая хромосома состоит из сестринских хроматид. Эти хроматиды могут больше не быть идентичными, поскольку во время метафазы I мейоза I может происходить кроссинговер. Наконец, происходит мейоз II, и сестринские хроматиды разделяются на отдельные клетки. Это оставляет 4 клетки, каждая с 23 хромосомами или 4 гаплоидными клетками.
Плодовые мошки
Плодовые мухи имеют 4 пары хромосом или 8 хромосом в обычных клетках. Перед мейозом каждая хромосома реплицируется, оставляя 8 хромосом и 16 сестринских хроматид. Происходит мейоз I, и есть 2 клетки, каждая из которых имеет только 4 хромосомы. Каждая хромосома по-прежнему состоит из сестринских хроматид, и во время метафазы I может происходить некоторое кроссинговер. Мейоз II теперь происходит на этих двух клетках. Всего создано 4 ячейки. Тем не менее, эти клетки имеют 4 хромосомы. Когда две гаметы встречаются, чтобы создать новую плодовую мушку, полученная зигота будет иметь 8 хромосом из 4 пар сестринских хромосом, по 4 от каждого родителя.
- гаплоидных – Организм с только одной копией каждого гена в каждой клетке или гаметы с таким.
- диплоид – Две копии каждого гена на клетку.
- PolyploidDominance – Несколько (более двух) копий каждого гена на клетку.
- Сестра хроматиды – Реплицированная ДНК, которая существует как одна хромосома, пока не разделена в анафазе.
викторина
1. Клетка переживает мейоз. Сестринские хроматиды выстроены на метафазной пластинке. Какая фаза мейоза это?A. Метафаза IB. Фаза IIC. Метафаза II
Ответ на вопрос № 1
С верно. Это метафаза II. В метафазе I гомологичные хромосомы выстроены на метафазной пластинке. Это чрезвычайно важное различие между ними. Метафаза II подобна митозу, а метафаза I приводит к уменьшению плоидности.
2. У взрослого организма 60 хромосом или 30 гомологичных хромосом. 30 по материнской линии, 30 по отцовской линии. Сколько хромосом в каждой клетке после митоза?A. 60 хромосом, 30 гомологов.B. 120 хромосом, 60 гомологов.C. 30 хромосом, без гомологов.
Ответ на вопрос № 2
верно. Митоз продуцирует одинаковое количество хромосом. По сути, митоз производит точный клон родительской клетки.
3. У взрослого организма 60 хромосом или 30 гомологичных пар хромосом. 30 по материнской линии, 30 по отцовской линии. Сколько хромосом в каждой клетке после мейоза?A. 30 хромосом, без гомологичных хромосом.B. 60 хромосом, 30 гомологичных хромосом.C. 120 хромосом, 60 гомологичных хромосом.
Ответ на вопрос № 3
верно. Мейоз уменьшает плоидность каждой клетки. Фактически это означает, что в каждой клетке будет сохраняться только одна копия каждой хромосомы, либо материнская, либо отцовская. Гомологичные копии каждой хромосомы отсортированы на метафазной пластинке в метафазе I. Каждая копия состоит из двух сестринских хроматид, которые разделены после метафазы II. Таким образом, финал гамета будет иметь 30 хромосом, ни одна из которых не будет иметь копию. Таким образом, когда две гаметы встречаются, они могут создать зиготу с 30 гомологичными парами хромосом, или всего 60.