Содержание
- Деление клеток и простые эукариоты
- Деление клеток и более сложные эукариоты
- Хромосомы и сокращение
- Хромосома математика и генетические нарушения
- Фазы Мейоза
- Что происходит во время мейоза I?
- Что происходит при Мейозе II, Фазе II?
- Что происходит при мейозе II, метафазе II?
- Что происходит при мейозе II, анафазе II?
- Что происходит при мейозе II, телофазе II?
- Когда происходит мейоз у людей?
- Чего ждать? Остановите и начните мейоз
Когда вы слышите термин «половое размножение», вы не можете сразу представить себе деление клетки (если только вы не являетесь поклонником клеточной биологии). Тем не менее, определенный тип клеточного деления назван мейоз имеет решающее значение для полового размножения, чтобы работать, потому что он создает гаметы или половые клетки, подходящие для этого типа размножения.
Ученые и учителя науки иногда называют мейоз редукционный отдел, Это потому, что зародышевые клетки, предназначенные стать гаметами, должны уменьшить их количество хромосом, прежде чем они делить производить эти половые клетки, такие как сперматозоиды или яйцеклетки у людей или клетки спор у растений.
Это редукционное деление поддерживает правильное количество хромосом от одного поколения к следующему, а также обеспечивает генетическое разнообразие для потомства.
Деление клеток и простые эукариоты
Деление клеток, которое включает как митоз, так и мейоз, просто позволяет родительская ячейка разделить на две (или более) дочерние клетки, Это деление позволяет клеткам размножаться как половым, так и бесполым путем.
Одноклеточные эукариотические организмы, такие как амебы и дрожжи, используют митоз для разделения на дочерние клетки, которые идентичны родительской клетке во время бесполого размножения. Поскольку эти дочерние клетки являются точными копиями родительской клетки, генетическое разнообразие минимально.
Связанное содержание: S фаза
Деление клеток и более сложные эукариоты
У более сложных эукариот, которые используют половое размножение, таких как люди, митоз также играет важную роль. К ним относятся рост клеток и заживление тканей.
Когда вашему телу нужно расти или заменять клетки кожи, оно постоянно отстает, клетки в этом месте подвергаются митозу, чтобы заменить потерянные клетки или добавить объем. В случае заживления ран клетки на краях поврежденной ткани подвергаются митозу, чтобы закрыть рану.
Процесс мейозс другой стороны, это способ, которым сложные эукариотические организмы создают гамет для полового размножения. Поскольку эта клеточная программа тасует генетическую информацию, закодированную в хромосомах, дочерние клетки являются генетически уникальными, а не идентичными копиями родительских клеток (или других дочерних клеток).
Эта уникальность может сделать некоторые дочерние клетки более пригодными для выживания.
Хромосомы и сокращение
Ваши хромосомы - это форма вашей ДНК, которая упакована путем обмотки нитей генетического материала вокруг специализированных белков, называемых гистоны, Каждая хромосома содержит сотни или тысячи генов, которые кодируют черты, которые отличают вас от других людей. У людей обычно есть 23 пары хромосом или 46 полных хромосом в каждой ДНК-содержащей клетке организма.
Для того, чтобы математика работала при производстве гамет, родитель диплоидные клетки с 46 хромосомами каждая должна уменьшить свой набор хромосом наполовину, чтобы стать гаплоидными дочерними клетками с 23 хромосомами в каждой.
Сперматозоиды и яйцеклетки должны быть гаплоидные клетки так как они соберутся вместе, чтобы сделать нового человека во время оплодотворения, по существу объединяя хромосомы, которые они несут.
Хромосома математика и генетические нарушения
Если количество хромосом в этих клетках не уменьшится в результате мейоза, у получающегося потомства будет 92 хромосомы вместо 46, а у следующего поколения будет 184 и так далее. Сохранение количества хромосом от одного поколения к другому важно, потому что оно позволяет каждому поколению использовать одни и те же программы для клеток.
Даже одна лишняя (или отсутствующая) хромосома может вызвать серьезные генетические расстройства.
Например, синдром Дауна возникает, когда есть дополнительная копия 21 хромосомы, давая людям с этим расстройством 47 хромосом, а не 46.
В то время как ошибки могут и действительно возникают во время мейоза, основная программа сокращения количества хромосом перед разделением на гамет гарантирует, что большинство потомков получат правильное количество хромосом.
Фазы Мейоза
Мейоз включает две фазы, называемые мейозом I и мейозом II, которые происходят последовательно. Мейоз I производит две гаплоидные дочерние клетки с уникальным хроматиды, которые являются предшественниками хромосом.
Мейоз II несколько напоминает митоз, потому что он просто делит эти две гаплоидные дочерние клетки из первой фазы на четыре гаплоидные дочерние клетки. Однако митоз возникает во всех соматических клетках, тогда как мейоз имеет место только в репродуктивных тканях, таких как яички и яичники у людей.
Каждая из фаз мейоза включает подфазы. Для мейоза I это профаза I, метафазы I, анафазы I и телофазы I. Для мейоза II это профазы II, метафазы II, анафазы II и телофазы II.
Что происходит во время мейоза I?
Чтобы понять основные аспекты мейоза II, полезно иметь базовое представление о мейозе I, поскольку вторая фаза мейоза основана на первой. Посредством ряда регулируемых шагов, изложенных в подфазах, мейоз I тянет парные хромосомы, называемые гомологичные хромосомы, родительской клетки к противоположным сторонам клетки, пока каждый полюс не содержит кластер из 23 хромосом. В этот момент клетка делится на две части.
Каждая из этих восстановленных хромосом состоит из двух родственных цепей, называемых сестринские хроматиды, скреплены центромера, Проще всего представить их в сокращенном виде, которые вы можете представить как бабочек. Левый набор крыльев (один хроматид) и правый набор крыльев (второй хроматид) соединяются в корпусе (центромера).
Мейоз I также включает в себя три механизма, которые обеспечивают генетическое разнообразие потомства. Во время кроссинговера гомологичные хромосомы обмениваются небольшими участками ДНК. Позже, случайная сегрегация гарантирует, что две версии генов из этих хромосом случайно и независимо проникают в гаметы.
Независимый ассортимент гарантирует, что сестринские хроматиды попадают в отдельные гаметы. В целом, эти механизмы перетасовывают генетическую колоду, чтобы произвести много возможных комбинаций генов.
Что происходит при Мейозе II, Фазе II?
С мейозом я закончил, мейоз II вступает во владение. Во время первой фазы мейоза II, называемой профазой II, клетка получает механизм, необходимый для деления клетки, готовый к работе. Во-первых, две области ядра клетки, ядрышко и ядерная оболочка, растворяются.
Затем сестринские хроматиды конденсироватьсяЭто означает, что они обезвоживаются и меняют форму, чтобы стать более компактными. Теперь они кажутся более толстыми, короче и более организованными, чем в неконденсированном состоянии, называемом хроматином.
Клетки центросомыили центры, организующие микротрубочки, мигрируют к противоположным сторонам клетки и образуют веретено между ними. Эти центры производят и организуют микротрубочки, которые представляют собой белковые нити, которые играют самые разные роли в клетке.
Во время фазы II эти микротрубочки образуют волокна шпинделя это в конечном итоге будет выполнять важные транспортные функции на более поздних стадиях мейоза II.
Что происходит при мейозе II, метафазе II?
Вторая фаза, называемая метафазой II, заключается в перемещении сестринских хроматид в правильное положение для клеточного деления. Для этого эти шпиндельные волокна прикрепляются к центромераэто специализированная область ДНК, удерживающая сестринские хроматиды вместе, как пояс, или тело той бабочки, которую вы себе представляли, где левое и правое крылья являются сестринскими хроматидами.
После подключения к центромере волокна веретена используют свои механизмы локализации, чтобы протолкнуть сестринские хроматиды в центр клетки. Как только они попадают в центр, волокна веретена продолжают толкать сестринские хроматиды до тех пор, пока они не выровняются вдоль средней линии клетки.
Что происходит при мейозе II, анафазе II?
Теперь, когда сестринские хроматиды выстроены вдоль средней линии, прикрепленной на центромере к волокнам веретена, можно начинать работу по их разделению на дочерние клетки. Концы веретенообразных волокон, которые не прикреплены к сестринским хроматидам, прикреплены к центросомам, расположенным на каждой стороне клетки.
Волокна веретена начинают сокращаться, изгибая сестринские хроматиды друг от друга, пока они не отделятся. В течение этого времени сжатие веретенообразных волокон в центросомах действует как катушка, отделяя сестринские хроматиды друг от друга, а также тянет их к противоположным сторонам клетки. Ученые теперь называют сестринские хроматиды сестринские хромосомы, предназначенные для отдельных клеток.
Что происходит при мейозе II, телофазе II?
Теперь, когда веретенообразные волокна успешно разделили сестринские хроматиды на отдельные сестринские хромосомы и перенесли их на противоположные стороны клетки, сама клетка готова к делению. Во-первых, хромосомы разлагаются и возвращаются к своему нормальному нитевидному состоянию, как хроматин, Поскольку волокна шпинделя выполнили свою работу, они больше не нужны, поэтому шпиндель разбирается.
Все, что осталось сделать клетке, теперь разделено на две части с помощью механизма, называемого цитокинез, Для этого ядерная оболочка формируется снова и создает углубление в центре клетки, называемое бороздой расщепления. То, как клетка определяет, где нарисовать эту борозду, остается неясным и является предметом горячих споров среди ученых, изучающих цитокинез.
Белковый комплекс, называемый сократительным кольцом актин-миозин, заставляет клеточную мембрану (и клеточную стенку в растительных клетках) расти вдоль борозды цитокинеза, сжимая клетку на две части. Если борозда расщепления образовалась в правильном месте с сестринскими хромосомами, разделенными на отдельные стороны, сестринские хромосомы теперь находятся в отдельных клетках.
Теперь это четыре гаплоидные дочерние клетки, которые содержат уникальную, разнообразную генетическую информацию, которую вы знаете как сперматозоиды или яйцеклетки (или споровые клетки у растений).
Когда происходит мейоз у людей?
Одним из наиболее интересных аспектов мейоза является случай его возникновения у людей, который варьируется в зависимости от пола человека. У мужчин мужского пола после наступления полового созревания мейоз происходит непрерывно и производит четыре гаплоидных сперматозоида за раунд, каждый из которых готов оплодотворять яйцеклетку и производить потомство, если есть такая возможность.
Когда речь идет о женщинах, сроки мейоза различны, более сложны и намного более странны. В отличие от мужчин, которые непрерывно производят сперматозоиды от полового созревания до смерти, женщины рождаются с пожизненным запасом яйцеклеток, уже находящихся в их тканях яичников.
Чего ждать? Остановите и начните мейоз
Это немного ошеломляет, но женщины-мужчины проходят часть мейоза I, пока они сами все еще зародыши. Это производит яйцеклетки внутри яичников плода, а затем мейоз по существу отключается до тех пор, пока он не будет вызван выработкой гормонов в половая зрелость.
В это время мейоз кратковременно возобновляется, но затем снова останавливается на стадии метафазы II мейоза II. Он запускается снова и завершает программу, если яйцеклетка оплодотворена.
В то время как вся программа мейоза производит четыре функциональных сперматозоида для мужчин, она производит только одну функциональную яйцеклетку для женщин и три посторонние клетки, называемые полярные тела.
Как видите, половое размножение включает в себя гораздо больше, чем сперма встречает яйцеклетку.Это на самом деле очень сложный набор программ клеточного деления, работающих вместе, чтобы гарантировать, что у каждого потенциального потомка есть правильное количество хромосом и уникальный шанс на выживание благодаря генетической перетасовке.