Meios

Meios (från annan grekisk μείωσις  - "reduktion"), eller reduktionsdelning  - delning av kärnan i en eukaryot cell med en halvering av antalet kromosomer . Det förekommer i två steg (reduktion och ekvationsstadier av meios). Som ett resultat av meios bildas gameter (hos djur), sporer (i svampar och växter) och andra könsceller (till exempel agameter i foraminifera ).

Med en minskning av antalet kromosomer till följd av meios sker en övergång från den diploida fasen till den haploida fasen i livscykeln . Återställande av ploidi (övergång från haploid till diploid fas) sker som ett resultat av den sexuella processen .

På grund av det faktum att i profasen av det första inträffar reduktion, stadium, parvis fusion ( konjugering ) av homologa kromosomer , är det korrekta förloppet av meios endast möjligt i diploida celler eller i till och med polyploida (tetra-, hexaploida, etc. celler) ). Meios kan också förekomma i udda polyploider (tri-, pentaploida, etc. celler), men i dem, på grund av oförmågan att säkerställa parvis sammansmältning av kromosomer i profas I, uppstår kromosomdivergens med störningar som hotar cellens livskraft eller utvecklar från den en flercellig haploid organism.

Samma mekanism ligger bakom steriliteten hos interspecifika hybrider . Eftersom interspecifika hybrider kombinerar kromosomerna från föräldrar som tillhör olika arter i cellkärnan, kan kromosomerna vanligtvis inte konjugera. Detta leder till störningar i kromosomernas divergens under meios och i slutändan till att könsceller eller könsceller inte är livskraftiga ( det huvudsakliga sättet att bekämpa detta problem är användningen av polyploida kromosomuppsättningar, eftersom i detta fall varje kromosom konjugerar med motsvarande kromosom i dess uppsättning). Vissa restriktioner för konjugationen av kromosomer åläggs också av kromosomala omarrangemang (storskaliga deletioner , duplikationer , inversioner eller translokationer ).

Faser av meios

Meios består av 2 på varandra följande divisioner.

• Profas I  - profasen för den första divisionen är mycket komplex och består av 5 steg:

• Leptothena , eller leptonema  - packning av kromosomer, kondensering av DNA med bildning av kromosomer i form av tunna trådar (kromosomer förkortas).
• Zygoten , eller zygonem  - konjugering inträffar - kopplingen av homologa kromosomer med bildandet av strukturer som består av två sammankopplade kromosomer, kallade tetrads eller bivalenta och deras ytterligare komprimering.
• Pachytene , eller pachinema  - (det längsta stadiet) - på vissa ställen är homologa kromosomer tätt sammankopplade och bildar chiasma . Överkorsning sker i dem - utbyte av platser mellan homologa kromosomer.
• Diploten , eller diplonema  - partiell dekondensering av kromosomer sker, medan en del av genomet kan fungera, transkriptionsprocesser (RNA-bildning), translation (proteinsyntes) sker; homologa kromosomer förblir anslutna till varandra. Hos vissa djur får kromosomer i oocyter i detta skede av meiotisk profas den karakteristiska formen av lampborstekromosomer .
• Diakines  - DNA kondenserar så mycket som möjligt igen, syntetiska processer stoppas, kärnhöljet löses upp; centrioler divergerar mot polerna; homologa kromosomer förblir anslutna till varandra.

I slutet av profas I migrerar centrioler till cellens poler, spindelfibrer bildas och kärnmembranet och nukleolerna förstörs . Det genetiska materialet är 2n4c (n är antalet kromosomer, c är antalet DNA-molekyler).

• Metafas I  - bivalenta kromosomer radas upp längs cellens ekvator. Det genetiska materialet är 2n4c.
• Anafas I  - mikrotubuli drar ihop sig, bivalenta delar sig och kromosomerna divergerar mot polerna. Det är viktigt att notera att, på grund av konjugationen av kromosomer i zygotenen, divergerar hela kromosomer som består av två kromatider var och en mot polerna, och inte individuella kromatider, som i mitos . Varje pol har n2c genetiskt material, i hela cellen 2n4c.
• Telofas I  - kromosomerna despiraliseras och kärnhöljet dyker upp.

Som ett resultat av den första reduktionsdelningen av meios I bildas två celler med det genetiska materialet n2c

Den andra delningen av meios följer efter en kort paus ( interkinesis ): det finns ingen S-period eftersom det inte finns någon DNA-replikation före den andra delningen.

• Profas II  - kondensation av kromosomer inträffar, cellcentrum delar sig och produkterna av dess delning divergerar till kärnans poler, kärnhöljet förstörs, en divisionsspindel bildas, vinkelrätt mot den första spindeln.
• Metafas II  - univalenta kromosomer (som består av två kromatider vardera) är belägna på "ekvatorn" (på lika avstånd från kärnans "poler") i samma plan och bildar den så kallade metafasplattan .
• Anafas II  - univalenta delar sig och kromatider divergerar mot polerna.
• Telofas II  - kromosomerna despiraliseras och kärnhöljet dyker upp.

Som ett resultat bildas fyra haploida celler med nc genetiskt material från en diploid cell . I de fall där meios är associerad med gametogenes (till exempel hos flercelliga djur), är den första och andra uppdelningen av meios kraftigt ojämn under utvecklingen av ägg . Som ett resultat bildas ett haploid ägg och tre så kallade reduktionskroppar (abortiva derivat av den första och andra divisionen).

Alternativ

I vissa protozoer , fortskrider meios annorlunda än den typiska metazoan meios som beskrivs ovan . Till exempel kan endast en, och inte två på varandra följande, meiotiska divisioner förekomma, varvid överkorsning sker under en annan fas av meios. Det är allmänt accepterat bland biologer att enstegs meios är relativt primitiv och föregick uppkomsten av tvåstegs meios, vilket ger effektivare genomrekombination [ 1] .

Betydelse

• Hos sexuellt reproducerande organismer förhindras fördubblingen av antalet kromosomer i varje generation, eftersom under bildandet av könsceller genom meios sker en minskning av antalet kromosomer.
• Meios skapar en möjlighet för uppkomsten av nya kombinationer av gener ( kombinativ variabilitet ), eftersom bildandet av genetiskt olika gameter sker.
• Minskningen av antalet kromosomer leder till bildandet av "rena gameter" som bara bär en allel av motsvarande locus.
• Placeringen av bivalenterna i spindelns ekvatorialplatta i metafas 1 och kromosomerna i metafas 2 bestäms slumpmässigt. Den efterföljande divergensen av kromosomer i anafas leder till bildandet av nya kombinationer av alleler i gameter. Oberoende divergens av kromosomer är grunden för Mendels tredje lag [2] .

Anteckningar

1. ↑ Hausman, K. Meios // Protozoology  = Klaus Hausman. Protozoologi. 1985: [övers. med  honom. ]. - M .  : "Mir", 1988. - S. 242-243. — 336 sid. : sjuk. - BBK  22.691 . - UDC  593,1 + 576,3 . — ISBN 5-03-000705-9 .
2. ↑ Meios // Biologisk ordbok  : [webbplats]. - All biologi, 2006. - 5 oktober.

Litteratur

• Babynin, E. V. Molekylär mekanism för homolog rekombination i meios  : ursprung och biologisk betydelse // Tsitologi: zhurn. - 2007. - T. 49, nr 3. - S. 182-193. - ELIBRARY ID: 18099578. - ISSN 0041-3771 .
• Markov, A. På väg att reda ut mysteriet med meios // Elements: [webbplats].  - Ref. Art.: Bogdanov, Yu. F. . Evolution av meios i encelliga och flercelliga eukaryoter  : Aromorfos på cellulär nivå // Journal of General Biology. - 2008, mars-april. - T. 69, nr 2. - S. 102-117.
• Bogdanov, Yu. F. Variation and Evolution of Meiosis  : [ eng. ]  : [ arch. 6 januari 2012 ] // Russian Journal of Genetics: zhurn. - 2003. - Vol. 39, nr. 4. - s. 363-381.
• Biologi: i 2 volymer . — 2:a uppl., rättad. och ytterligare - M .  : RIA "New Wave" : Förlag Umerenkov, 2011. - T. 1. — 500 s. - BBK  B63 .

Länkar

• Stepanova Anna Yurievna Meiosis  // Lärdomar i skolans läroplan. - Interda LLC, 2011. - 27 oktober. — Tillträdesdatum: 08.12.2019.