Što je mejoza? Vrijednost biološkog procesa

Mejoza je jedan od načina dioba stanica. To je povezano s formiranjem gameta i stoga igra ulogu spolna reprodukcija. To je važan evolucijski proces koji omogućuje organizmima stvaranje različitih populacija kao odgovor na promjene u okolišu. Bez razumijevanja značaja mejoze, nemoguće je dalje proučavati dijelove biologije kao selekciju, genetiku i ekologiju.

Što je mejoza

Ova metoda podjele karakteristična je za stvaranje gameta kod životinja, biljaka i gljiva. Kao rezultat mejoze nastaju stanice koje posjeduju haploidni skup kromosoma, koji se nazivaju i zametnim stanicama.

Za razliku od druge varijante umnožavanja stanica - mitoza, u kojoj je broj kromosoma kćerki karakterističan za majku, za vrijeme mejoze, broj kromosoma je prepolovljen. To se događa u dvije faze - mejoza 1 i mejoza 2. Prvi dio procesa je sličan mitozi - prije toga dolazi do udvostručenja DNK, povećanja broja kromosoma. Nakon toga slijedi podjela smanjenja. Rezultat je stvaranje stanica s haploidnim (i ne diploidni skup kromosoma.

Osnovni pojmovi

Da bi se razumjelo što je mejoza, potrebno je podsjetiti na definicije određenih pojmova kako se kasnije ne bismo vratili na njih.

• Kromosom je struktura u staničnoj jezgri koja ima nukleoproteinsku prirodu i koncentrira većinu nasljednih informacija.
• Somatske i spolne stanice su stanice tijela koje imaju drugačiji skup kromosoma. Normalno (osim poliploida) somatske stanice diploid (2n) i seksualni haploid (n). Kada se dvije spolne stanice spajaju, formira se kompletna somatska stanica.
• Centromera je kromosomska regija odgovorna za ekspresiju gena i vezanje kromatida jedna prema drugoj.
• Telomeri - krajnji dijelovi kromosoma, koji obavljaju zaštitnu funkciju.
• Mitoza je metoda podjele somatskih stanica, stvarajući kopije identične njima u procesu.
• Euhromatin i mjesta heterohromatina - kromatina u jezgri. Prvi čuva despiralizirano stanje, drugi spiralizira.

Koraci procesa

Stanična mejoza sastoji se od dvije uzastopne podjele.

Prva podjela. U razdoblju profaze 1, kromosomi se mogu ispitivati ​​čak i pomoću svjetlosnog mikroskopa. Struktura dvostrukog kromosoma sastoji se od dvije kromatide i centromere. Helicizacija se javlja i kao posljedica toga skraćivanje kromatida u kromosomu. Mejoza počinje s metafazom 1. Homologni kromosomi nalaze se u ekvatorijalnoj ravnini stanice. To se naziva usklađivanje tetrada (bivalenata) kromatida s kromatidom. U ovom trenutku događaju se procesi konjugacije i križanja, opisani su u nastavku. Kada se te radnje često događaju, telomere se sijeku i preklapaju. Nukleusna ljuska počinje se raspadati, nukleolus nestaje, a niti podjele vretena postaju vidljive. U razdoblju anafaze 1, cijeli kromosomi koji se sastoje od dvije kromatide odlaze na polove i slučajnim putem.

Kao rezultat prve podjele u stadiju telofaze 1, formiraju se dvije stanice s jednim skupom DNA (za razliku od mitoze, čija je kći diploidne stanice). Interfaza je kratka jer ne zahtijeva dupliciranje DNA.

U drugoj podjeli u metafazi 2, jedan kromosom (dvije kromatide) odlazi u ekvatorijalni dio stanice, tvoreći metafaznu ploču. Centromera svakog kromosoma je podijeljena, kromatidi se razilaze prema polovima. U fazi telofaze ove podjele formiraju se dvije stanice koje sadrže haploidni skup kromosoma. Dolazi već normalna interfaza.

Konjugacija i križanje

Konjugacija je proces fuzije homolognih kromosoma, a križanje je razmjena odgovarajućih dijelova homolognih kromosoma (počinje u profazi prvog dijela, završava u metafazi 1 ili u anafazi 1 kada kromosomi odstupaju). To su dva susjedna procesa koji su uključeni u dodatnu rekombinaciju genetskog materijala. Dakle, kromosomi u haploidnim stanicama nisu slični onima u majčinskom, već već postoje sa supstitucijama.

Raznolikost spolnih stanica

Gamete nastale u procesu mejoze nisu međusobno homologne. Kromosomi se razilaze u stanice kćeri neovisno jedan o drugom, tako da mogu donijeti različite alele budućem potomstvu. Razmotrimo najjednostavniji klasični problem: definiramo tipove gameta nastalih u roditeljskom organizmu prema dvije jednostavne značajke. Imajmo tamnookog i tamnokosog roditelja koji je heterozigotan po tim osobinama. Formula alela koja karakterizira izgledat će kao AaBb. Spolne stanice imat će sljedeći oblik: AB, Ab, aB, ab. To jest, četiri tipa. Naravno, broj alela u živom organizmu s mnogo znakova bit će mnogo puta veći, što znači da će biti mnogo više varijanti gameta. Ovi procesi su pojačani konjugacijom i prelaženjem koji se događaju u procesu podjele.

Postoje pogreške u replikaciji i kromosomskim razlikama. To dovodi do stvaranja neispravnih gameta. Uobičajeno, takve stanice moraju proći apoptozu (stanična smrt), ali ponekad se spajaju s drugom zametnom stanicom, stvarajući novi organizam. Na primjer, na ovaj način Downovu bolest kod ljudi, povezan s jednim dodatnim kromosomom.

Treba napomenuti da se zametne stanice formirane u različitim organizmima dalje razvijaju. Na primjer, osoba iz jedne roditeljske stanice proizvodi četiri ekvivalentne sperme - kao u klasičnoj mejozi, što je jaje - kako bi se otkrilo da je teže. Jedna jajna stanica i tri redukcijska tijela formiraju se iz četiri potencijalno identične stanice.

Mejoza: biološki značaj

Zašto se u procesu mejoze smanjuje broj kromosoma u stanici, jasno je: ako taj mehanizam ne bi postojao, tada bi spajanje dviju zametnih stanica rezultiralo stalnim povećanjem skupa kromosoma. Zahvaljujući redukcijskoj podjeli, u procesu reprodukcije, iz fuzije dviju gameta proizlazi potpuna diploidna stanica. Dakle, postojanost vrste, stabilnost njenog kromosoma.

Polovica DNA organizma kćeri sadržavat će majčinsku i polovicu genetske informacije o ocu.

Mehanizmi mejoze su osnova sterilnosti međuvrsnih hibrida. Zbog činjenice da su kromosomi dviju vrsta u stanicama takvih organizama, oni ne mogu ući u konjugaciju u procesu metafaze 1 i proces formiranja zametnih stanica je poremećen. Plodni hibridi mogući su samo između srodnih vrsta. U slučaju poliploidnih organizama (na primjer, mnogih poljoprivrednih biljaka) u stanicama s jednakim brojem kromosoma (oktoploidi, tetraploidi), kromosomi se razlikuju kao u slučaju klasične mejoze. U slučaju triploida, kromatide se stvaraju neujednačeno, rizik za dobivanje defektnih gameta je visok. Te biljke se razmnožavaju vegetativno.

Stoga je razumijevanje onoga što je mejoza temeljno pitanje biologije. Procesi spolne reprodukcije, akumulacija slučajnih mutacija, kao i prijenos njihovog potomstva u pozadini su nasljedne varijabilnosti i nesigurne selekcije. Suvremena selekcija temelji se na tim mehanizmima.

Mogućnosti mejoze

Razmatrana varijanta podjele u mejozi karakteristična je uglavnom za višestanične. Najjednostavniji mehanizam izgleda malo drugačije. Tijekom toga, nastavlja se jedna meiotička podjela, faza prijelaza, također, pomiče. Takav se mehanizam smatra primitivnijim. Ona je poslužila kao osnova za podjelu haploidnih stanica suvremenih životinja, biljaka, gljiva, koje se odvijaju u dvije faze i koje osiguravaju bolju rekombinaciju genetskog materijala.

Razlike mejoze od mitoze

Sumirajući razlike između ove dvije vrste podjele, potrebno je uočiti ploidnost stanica kćeri. Ako je tijekom mitoze količina DNA, kromosoma u obje generacije ista - diploidna, tada se u mejozi formiraju haploidne stanice. U ovom slučaju, kao rezultat prvog procesa, formiraju se dva, a kao rezultat drugog - četiri stanice. U mitozi nema prelaska. Biološki značaj ovih podjela također varira. Ako je cilj mejoze formiranje zametnih stanica i njihovo naknadno isušivanje u različitim organizmima, odnosno rekombinacija genetskog materijala u generacijama, onda je cilj mitoze održavanje stabilnosti tkiva i integriteta organizma.