Alam ng lahat na sa pamamagitan ng sekswal na pagpaparami, isang bagong organismo ang lumitaw bilang resulta ng pagsasanib ng dalawang gametes (mga sex cell). Ang gametogenesis, o ang pagbuo ng mga generative cell, ay nangyayari sa pamamagitan ng isang partikular na dibisyon na tinatawag na meiosis. Ano ang kakanyahan ng prosesong ito, ano ang mga yugto nito, sasabihin namin sa artikulong ito.
Kaunting pangkalahatang kaalaman
Para sa karamihan ng mga heterosexual na organismo sa ating planeta, katangian ang sekswal na pagpaparami. Sa kasong ito, ang mga gametes ay may kalahating chromosome set, na tinatawag na haploid (n). Bilang resulta ng pagsasanib ng mga gametes, nabuo ang isang zygote, kung saan naibalik ang diploidy, at ang hanay ng mga chromosome ay itinalagang 2n, na siyang esensya ng meiosis (maikli).
Halimbawa, ang Drosophila (fruit fly) ay mayroon lamang 4 na chromosome - ito ay isang diploid set. Ang mga gamete sa kanyang nucleus ay mayroon lamang 2 chromosome. Sa mga tao, sa bawat cell sa nucleus ay mayroong 46 chromosome, at sa gametes (itlog at tamud) - 23 bawat isa.
Peroang pagpapanumbalik ng diploidy sa panahon ng sekswal na pagpaparami ay isang maliit na bahagi lamang ng kung ano ang kakanyahan ng meiosis.
Chromosomes and chromatids
Upang maunawaan ang sumusunod na materyal, mahalagang maunawaan ang pagkakaiba ng dalawa.
Chromosomes (ang pagtatalaga n ay ginagamit) ay tinatawag na mga carrier ng genetic material, ngunit ito ay mga molekula ng DNA (deoxyribonucleic acid), multiply spiralized at matatagpuan sa nucleus ng mga cell ng eukaryotic (may nucleus na may membrane sheath.) mga organismo. Sa anyo kung saan nakasanayan nating makita ang mga ito sa mga aklat-aralin at sangguniang aklat (ang larawan sa itaas ay nagpapakita ng mga chromosome ng tao), nagiging kapansin-pansin lamang ang mga ito sa interphase, bago ang cell division, kapag nadoble na ang mga ito.
Ngunit ang mga chromatids (na tinutukoy ng) - ito ay bahagi lamang ng istruktura ng chromosome, na dumaan na sa proseso ng pagtitiklop (pagdodoble) sa interphase bago ang paghahati ng cell. Ang chromatid ay isa sa dalawang kopya ng DNA na konektado sa sandaling ito ng isang espesyal na constriction (centromere).
Hangga't ang dalawang chromatid ay konektado ng isang centromere, ang mga ito ay tinatawag na sister chromatids. At sa panahon lamang ng sekswal na dibisyon ng mga selula (meiosis) sila ay naghihiwalay at kumakatawan sa mga independiyenteng yunit ng namamana na materyal, at kung ang pagtawid ay naganap sa pagitan nila (higit pa sa susunod na iyon), pagkatapos ay sumailalim sila sa mga pagbabago sa pagkakasunud-sunod ng gene.
Lahat ng chromosome ay naiiba sa hugis at sukat sa loob ng isang homologous (magkapareho) na pares. Ang buong hanay ng mga chromosome sa mga cell ng parehong species ay tinatawag na karyotype. Kaya, sa mga tao, ang karyotype ay 46 chromosome,kung saan 22 pares ay homologous o autosome, at 23 pares ay sex chromosomes (X at Y). Sa mga gametes ng tao (sperm at egg) ay may kalahating (haploid) set ng mga chromosome - 23 autosome at 1 sex chromosome (X o Y).
Ang meiosis lang ay nagbibigay ng ganoong set sa gametes.
Espesyal na paghahati ng cell
Tiyak na dibisyon na may pagbuo ng mga selulang mikrobyo - ang meiosis (mula sa salitang Griyego na Μείωσις, na nangangahulugang pagbabawas) ay isang hanay ng dalawang magkasunod na dibisyon ng cell, bilang isang resulta kung saan ang nucleus ay nahahati nang dalawang beses, at ang mga chromosome ay isang beses lamang. Dahil dito, mayroong isang pagbawas (pagbawas) ng chromosome na itinakda sa mga gametes sa pamamagitan ng kalahati, na, kapag sila ay pinagsama, ibinabalik ang diploidy ng zygote. Ito ang biological na kahalagahan nito.
Meiosis (mga phase nito) sa lahat ng nabubuhay na organismo ay nangyayari sa parehong paraan:
- Ang unang dibisyon (pagbawas), pagkatapos nito ay hinahati ang bilang ng mga chromosome.
- Ang pangalawang dibisyon (equational) ay nangyayari bilang isang simpleng dibisyon (mitosis). Tinatawag din itong leveling.
Unang meiotic division
Sa panahon ng paghahanda ng isang cell para sa paghahati (interphase) sa nucleus, ang bilang ng mga chromosome ay nagdodoble (mayroong 4 n), na karaniwan para sa mga cell na naghahati sa pamamagitan ng simpleng paghahati (mitosis). Sa mga cell ng precursors ng gametes (sa mga tao, spermatocytes at oocytes), ang naturang pagdodoble ay hindi nangyayari sa interphase, at ang cell ay nagsisimula ng meiosis na may isang set ng 2n chromosome at pumasa.ang mga sumusunod na hakbang:
- Prophase I. Sa yugtong ito, ang mga chromosome ay nagiging mas siksik at mas magkakalapit. Ang conjugation (adhesion) ng mga homologous chromosome (isang pares) ay nangyayari, kung saan nangyayari ang pagtawid. Ang prosesong ito ay katangian lamang para sa meiosis (ano ang kakanyahan, ilalarawan namin sa ibaba). Pagkatapos ang mga chromosome ay pinaghihiwalay, ang shell ng cell nucleus ay nawasak, at ang division spindle ay nagsisimulang mabuo.
- Metaphase I. Ang mga hibla ng spindle ay nakakabit sa mga sentromer ng mga kromosom, at sila mismo ay matatagpuan sa kahabaan ng dibisyon ng ekwador sa tapat ng bawat isa, at hindi sa parehong linya (tulad ng sa mitosis).
- Anaphase I. Ang mga thread ng spindle ay umaabot sa mga chromosome hanggang sa mga pole. Sa madaling sabi, ang kahulugan at kakanyahan ng meiosis ay nasa bahaging ito ng paghahati - ang mga pole ay mayroong n chromosomes.
- Telophase I. Sa yugtong ito, nabuo ang mga nuclear envelope. Sa mga hayop at ilang halaman, nangyayari ang karagdagang paghahati ng cytoplasm at nabuo ang dalawang anak na selula.
Ang nabuong mga cell ay pumapasok sa interphase, na maaaring napakaikli o wala.
Ikalawang meiotic division
Meiosis II ay may parehong mga yugto:
- Prophase II. Nagiging mas siksik ang mga chromosome, nawawala ang mga nuclear membrane, at nagsisimulang lumitaw ang fission spindle (larawan sa itaas).
- Sa panahon ng metaphase II, nagpapatuloy ang pagbuo ng spindle, at ang mga chromosome ay matatagpuan sa kahabaan ng division equator.
- Anaphase II. Ang mga chromosome ay nakaunat sa mga pole ng cell (larawan sa ibaba).
- Telophase II. Ang mga nuclear membrane ay nabuo, ang cytoplasm ay nahahati sa pagitandalawang cell.
Sa paghahati na ito, hindi nagbabago ang bilang ng mga chromosome, ngunit ang bawat isa sa kanila ay binubuo lamang ng isang chromatid (structural unit). Ito ang kakanyahan ng meiosis II. Nabubuo ang mga cell na may haploid set ng mga chromosome sa bawat (n).
Biological na kahalagahan ng meiosis
Ano ito, naging malinaw na:
- Ang Meiosis ay isang perpektong mekanismo na nagsisiguro sa pananatili ng karyotype (bilang ng mga chromosome) ng isang species na likas sa sekswal na pagpaparami.
- Dahil sa dalawang magkasunod na dibisyon ng meiosis, ang bilang ng mga chromosome sa gametes ay nagiging haploid at nagiging lohikal na ibalik ang diploidy kapag sila ay nagsanib (nag-fertilize) sa pagbuo ng isang zygote na may orihinal na diploid karyotype.
- Ito ay meiosis na nagbibigay ng pag-aari ng mga organismo bilang pagkakaiba-iba. Sa prophase I - dahil sa pagtawid, at sa anaphase I - dahil sa katotohanan na ang mga homologous chromosome na may iba't ibang gene ay maaaring mapunta sa iba't ibang gametes.
Ano ang Crossover
Balik tayo sa prophase I ng meiosis. Sa sandaling ito, kapag ang mga homologous chromosome ay lumapit at halos magkadikit, na ang isang palitan sa pagitan ng mga ito ng anumang site ay maaaring mangyari. Ang palitan na ito ay tinatawag na crossing over, na literal na isinalin mula sa English (crossing over) ay nangangahulugang crossing o crossing.
Sa madaling salita, ang isang bahagi ng chromosome ay maaaring magpalit ng mga lugar sa parehong bahagi ng isa pang chromosome mula sa parehong pares. Ang mekanismong ito ay nagbibigay ng recombinative genetic variability ng mga organismo. pagbabalasaang mga gene ay humahantong sa pagtaas ng biodiversity sa loob ng isang species.
Siklo ng buhay at meiosis
Depende sa kung aling yugto ng life cycle meiosis nangyayari, may tatlong uri ng meiosis sa biology:
- Initial (zygote) ay nangyayari kaagad pagkatapos ng fertilization sa zygote. Ang ganitong uri ng meiosis ay tipikal para sa mga organismo na may nangingibabaw na bahagi ng haploid sa ikot ng buhay. Ito ay mga fungi (ascomycetes at basidomycetes), ilang algae (chlamydomonas), protozoa (sporozoa).
- Intermediate (spore) meiosis ay nangyayari sa panahon ng pagbuo ng mga spores sa mga organismo na may pare-parehong paghalili ng mga diploid at haploid na anyo. Ito ay mas matataas na spores (mosses, club mosses, horsetails, ferns), gymnosperms at angiosperms. Sa mga hayop, ang ganitong uri ng meiosis ay katangian ng marine protozoa foraminifera.
- Ang final (gametic) meiosis ay likas sa lahat ng multicellular na hayop, fucus seaweed at ilang protozoa (ciliates). Sa mga organismong ito, ang diploid phase ay nangingibabaw sa ikot ng buhay, at ang mga gamete lamang ang may haploid set ng mga chromosome.
Ibuod
Nakikilala ng mga mag-aaral ang esensya ng meiosis sa ika-6 na baitang kapag nag-aaral ng protozoa, algae, at nagpapatuloy sa pag-aaral ng biology ng halaman. Ang pangunahing konseptong ito ng pangkalahatang biology at ang mga mekanismo ng pagbuo ng mga selulang mikrobyo (gametes) ay nagbibigay-daan sa atin na maunawaan ang pagkakatulad ng lahat ng buhay sa ating planeta, upang maunawaan ang iba't ibang siklo ng buhay ng mga halaman at hayop.
Sa karagdagan, ito ay meiosis na dapat tayoay nagpapasalamat sa intraspecific na pagkakaiba-iba ng biological species na Homo sapiens. Sa panahon ng pag-aaral ng biology sa mga susunod na klase, patuloy na pinag-aaralan ng mga mag-aaral ang mga yugto ng sekswal na paghahati, at kapag nakilala nila ang genetics, ang mga batas ng pagmamana at pagkakaiba-iba.
Ang pag-aaral ng mga mekanismo ng iba't ibang cell division ay nagbibigay-daan sa amin na maunawaan ang pagiging natatangi at pagiging angkop ng mga batas ng kalikasan, na nabuo sa loob ng bilyun-bilyong taon ng ebolusyon sa isang planeta ng solar system. At masuwerte kaming ipinanganak dito.
