Co je meióza? Hodnota biologického procesu

Meiosis je jedna cesta buněčné dělení. To je spojeno s tvorbou gamet, a proto hraje roli v sexuální reprodukce. Jedná se o důležitý evoluční proces, který umožňuje organismům vytvářet různé populace v reakci na změny životního prostředí. Bez porozumění významu meiózy je nemožné dále studovat takové části biologie, jako je výběr, genetika a ekologie.

Co je meióza

Tato metoda rozdělení je charakteristická pro tvorbu gamét u zvířat, rostlin a hub. V důsledku meiózy se vytvářejí buňky, které mají haploidní soubor chromozomů, nazývaných také zárodečné buňky.

Na rozdíl od jiné varianty množení buněk - mitózy, při níž je počet chromozómů dceřiných jedinců charakteristický pro matku, během meiózy se počet chromozomů sníží na polovinu. K tomu dochází ve dvou fázích - meióze 1 a meióze 2. První část procesu je podobná mitóze - předtím, než dochází k zdvojnásobení DNA, ke zvýšení počtu chromozomů. Následuje rozdělení snížení. Výsledkem je tvorba buněk s haploidním (a ne diploidní) soubor chromozomů.

Základní pojmy

Abychom pochopili, co je meióza, je třeba připomenout definice některých pojmů, aby se k nim později nevrátila.

• Chromozom je struktura v jádře buňky, která má nukleoproteinovou povahu a soustřeďuje většinu dědičných informací.
• Somatické a pohlavní buňky jsou buňky těla, které mají odlišnou sadu chromozomů. Normální (s výjimkou polyploidů) somatických buněk diploidní (2n) a sexuální haploid (n). Když dojde ke sloučení dvou sexuálních buněk, vytvoří se úplná somatická buňka.
• Centromere je oblast chromozomu, která je zodpovědná za vzájemné ovlivňování exprese genů a vazebných chromatid.
• Telomeres - koncové části chromozomů, provádějí ochrannou funkci.
• Mitóza je metoda dělení somatických buněk, vytváření kopií identických s nimi v procesu.
• Lokality euchromatinu a heterochromatinu - chromatinu v jádře. První zachovává despiralizovaný stav, druhý je spiralizován.

Procesní kroky

Buněčná meióza se skládá ze dvou po sobě následujících oddílů.

První divize. V období profáze 1 mohou být chromozomy vyšetřeny i pomocí světelného mikroskopu. Struktura dvojitého chromozomu je tvořena dvěma chromatidy a centromery. Vyskytuje se helifikace a v důsledku toho dochází ke zkrácení chromatid v chromozomu. Meióza začíná metafází 1. Homologní chromozomy se nacházejí v rovníkové rovině buňky. To se nazývá zarovnání tetradů (bivalentů) chromatidu s chromatidem. V tomto okamžiku se objevují procesy konjugace a křížení, jsou popsány níže. Při těchto činnostech se často protínají a překrývají telomery. Plášť jádra se začne rozpadat, jaderník zmizí a vlákna dělicího vřetena se stanou viditelnými. V období anafyzy 1 se celé chromozomy skládají ze dvou chromatid, odcházejí od pólů a náhodně.

V důsledku prvního rozdělení ve stádiu telofáze 1 se tvoří dvě buňky s jediným DNA souborem (na rozdíl od mitózy, jejichž dceřinné diploidní buňky). Interfáze je krátká, protože nevyžaduje zdvojnásobení DNA.

Ve druhé divizi ve fázi metafáze 2 jeden chromozóm (dva chromatidy) odchází do rovníkové části buňky a tvoří metafázi. Centromery každého chromozomu jsou rozděleny, chromatidy se rozkládají k pólům. Ve stádiu telofáze této divize se tvoří dvě buňky obsahující haploidní soubor chromozomů. Přichází již normální interfáze.

Konjugace a přechod

Konjugace je proces fúze homologních chromozomů a přechodem je výměna odpovídajících částí homologních chromozomů (začíná v profázi prvního dělení, končí v metafázi 1 nebo v anafázi 1, když se chromozomy rozcházejí). Jedná se o dva sousedící procesy, které se podílejí na další rekombinaci genetického materiálu. Takže chromozómy v haploidních buňkách nejsou podobné těm u matek, ale již existují se substitucemi.

Rozmanitost gamet

Gameety, které vznikly v procesu meiózy, nejsou vzájemně homologní. Chromozomy se odlišují od dceřinných buněk nezávisle na sobě, takže mohou přinášet různé alely budoucím potomkům. Uvažujme o nejjednodušším klasickém problému: definujeme druhy gamet vytvořené v rodičovském organismu podle dvou jednoduchých rysů. Měli bychom mít tmavovlasého a tmavovlasého rodiče, který je pro tyto vlastnosti heterozygotní. Alela vzorce charakterizující to bude vypadat jako AaBb. Pohlavní buňky budou mít následující formu: AB, Ab, aB, ab. To znamená čtyři typy. Samozřejmě, že počet alel v živém organismu s mnoha znaky bude mnohonásobně vyšší, což znamená, že existuje mnoho dalších variant gamét. Tyto procesy jsou zdokonaleny konjugací a přechodem, ke kterým dochází v procesu dělení.

Existují chyby v replikaci a odchylkách chromozomů. To vede k tvorbě vadných gamét. Obvykle musí být tyto buňky podrobeny apoptóze (smrt buněk), ale někdy se spojí s jinou zárodečnou buňkou a tvoří nový organismus. Například tímto způsobem Downovu chorobu u lidí, spojených s jedním dalším chromozomem.

Je třeba zmínit, že zárodečné buňky vytvořené v různých organizmech podléhají dalšímu vývoji. Například osoba z jedné rodičovské buňky produkuje čtyři ekvivalentní spermie - jako v klasické meióze, co je vejce - aby bylo těžší zjistit. Jedna vaječná buňka a tři redukční tělesa jsou tvořeny ze čtyř potenciálně identických buněk.

Meióza: biologický význam

Proč se v procesu meiózy počet chromozomů v buňce snižuje, je jasné, že pokud tento mechanismus neexistoval, sloučení dvou zárodečných buněk by mělo za následek neustálé zvyšování množiny chromozomů. Vzhledem k redukčnímu rozdělení dochází v procesu reprodukce k úplné diploidní buňce z fúze dvou gamet. Konstantnost druhu, stabilita chromozomového souboru.

Polovina DNA dceřiného organismu bude obsahovat mateřskou a polovinu otcovské genetické informace.

Mechanizmy meiózy jsou základem sterility mezidruhových hybridů. Vzhledem k tomu, že chromosomy dvou druhů jsou v buňkách takových organismů, nemohou dojít ke konjugaci v procesu metafáze 1 a je narušen proces tvorby zárodečných buněk. Fertilní hybridy jsou možné pouze mezi blízce příbuznými druhy. V případě polyploidních organismů (například mnoha zemědělských rostlin) v buňkách s rovnoměrným souborem chromozomů (oktopelidy, tetraploidy) se chromozomy rozcházejí stejně jako v případě klasické meiózy. V případě triploidů se chromatidy vytvářejí nerovnoměrně, riziko vzniku vadných gamet je vysoké. Tyto rostliny se množí vegetativně.

Pochopení toho, co je meióza, je základní otázkou biologie. Procesy sexuální reprodukce, akumulace náhodných mutací a přenos jejich potomstva jsou základem pro dědičnou variabilitu a nejistý výběr. Moderní výběr je založen na těchto mechanismech.

Možnosti meiosis

Zvažovaná varianta rozdělení v meióze je charakteristická především pro mnohobuněčné. Nejjednodušší mechanismus vypadá trochu jinak. Během ní postupuje jedna meiotická dělení, fáze přechodu, resp. Posuny. Takový mechanismus je považován za primitivnější. Posloužila jako základ rozdělení haploidních buněk moderních zvířat, rostlin, hub, vyskytujících se ve dvou fázích a zajišťujících lepší rekombinaci genetického materiálu.

Rozdíly meiózy od mitózy

Při shrnutí rozdílů mezi těmito dvěma typy dělení je nutné poznamenat ploiditu dceřiných buněk. Jestliže během mitózy je množství DNA, chromozomů v obou generacích stejná - diploidní, pak haploidní buňky se tvoří v meióze. V tomto případě se v důsledku prvního procesu vytvoří dva a v důsledku druhé - čtyři buňky. V mitóze není přechod. Biologický význam těchto rozdělení se také liší. Pokud cílem meiózy je tvorba zárodečných buněk a jejich následné vypouštění do různých organismů, tj. Rekombinace genetického materiálu v generacích, pak cílem mitózy je udržení stability tkání a integrity organismu.