Шта је мејоза? Вредност биолошког процеса

Мејоза је један од начина дељење ћелија. То је повезано са формирањем гамета и стога игра улогу сексуална репродукција. Ово је важан еволутивни процес који омогућава организмима да стварају различите популације као одговор на промене у окружењу. Без разумијевања значаја мејозе, немогуће је даље проучавати секције биологије као селекцију, генетику и екологију.

Шта је мејоза

Ова метода поделе карактеристична је за формирање гамета код животиња, биљака и гљива. Као резултат мејозе, формирају се ћелије које поседују хаплоидни скуп хромозома, који се називају и ћелијама заметака.

За разлику од друге варијанте умножавања ћелија - митоза, у којој је број кромосома кћерки карактеристичан за мајку, за време мејозе, број хромозома је преполовљен. Ово се дешава у две фазе - мејоза 1 и мејоза 2. Први део процеса је сличан митози - пре њега долази до удвостручења ДНК, повећања броја хромозома. Након тога слиједи подјела смањења. Резултат је формирање ћелија са хаплоидом (и не диплоидни скуп хромозома.

Основни концепти

Да би се схватило шта је мејоза, потребно је подсјетити на дефиниције одређених појмова како се касније не би вратили на њих.

• Хромозом је структура у ћелијском језгру која има нуклеопротеинску природу и концентрише већину насљедних информација.
• Соматске и полне ћелије су ћелије тела које имају различит сет хромозома. Нормално (осим полиплоида) соматске ћелије диплоид (2н) и сексуални хаплоид (н). Када се две полне ћелије стапају, формира се комплетна соматска ћелија.
• Центромер је регион хромозома који је одговоран за експресију гена и везивање хроматида једни за друге.
• Теломере - крајњи делови хромозома, обављају заштитну функцију.
• Митоза је метода дељења соматских ћелија, стварајући копије које су им идентичне у процесу.
• Еухроматин и места хетерохроматина - хроматина у језгру. Први чува деспирализовано стање, други се спирализује.

Кораци процеса

Ћелијска мејоза се састоји од две узастопне поделе.

Прва дивизија. У периоду профазе 1, хромозоми се могу испитивати чак и са светлосним микроскопом. Структура двоструког хромозома састоји се од две хроматиде и центромере. Хелицизација се дешава и, као резултат, скраћивање хроматида у хромозому. Мејоза почиње метафазом 1. Хомологни хромозоми се налазе у екваторијалној равни ћелије. Ово се зове поравнање тетрада (бивалената) хроматида са хроматидом. У овом тренутку се дешавају процеси коњугације и укрштања, описани су у наставку. Када су ове акције често теломери се сијеку и преклапају. Нуклеусна љуска почиње да се распада, нуклеолус нестаје, а нити подељеног вретена постају видљиве. У периоду анафазе 1, цели хромозоми, који се састоје од две хроматиде, одлазе до полова и насумце.

Као резултат прве поделе у фази телофазе 1, формирају се две ћелије са једним јединим ДНК (за разлику од митозе, чија је ћерка диплоидна ћелија). Интерфаза је кратка јер не захтева дуплирање ДНК.

У другој подели у метафази 2, један хромозом (од две хроматиде) одлази у екваторијални део ћелије, формирајући метафазну плочу. Центромера сваког хромозома је подељена, хроматиди се разилазе према половима. У фази телофазе ове поделе формирају се две ћелије које садрже хаплоидни скуп хромозома. Долази већ нормална интерфаза.

Цоњугатион анд Цроссовер

Коњугација је процес фузије хомологних хромозома, а крижање је размена одговарајућих секција хомологних хромозома (почиње у профази прве поделе, завршава у метафази 1 или у анафази 1 када се хромозоми дивергирају). То су два суседна процеса који су укључени у додатну рекомбинацију генетског материјала. Дакле, хромозоми у хаплоидним ћелијама нису слични онима у мајчинском, већ већ постоје са супституцијама.

Разноликост гамета

Гамети настали у процесу мејозе нису хомологни један другом. Хромозоми се разилазе у ћерке ћелије независно један од другог, тако да могу да донесу разне алеле будућем потомству. Размотримо најједноставнији класични проблем: дефинишемо типове гамета формираних у родитељском организму према двема једноставним карактеристикама. Имајмо тамнооког и тамнокосог родитеља који је хетерозиготан по овим карактеристикама. Формула алела која карактерише то ће изгледати као АаБб. Полне ћелије ће имати следећи облик: АБ, Аб, аБ, аб. То су четири типа. Наравно, број алела у живом организму са много знакова ће бити много пута већи, што значи да ће бити много више варијанти гамета. Ови процеси су појачани коњугацијом и прелажењем који се дешавају у процесу поделе.

Постоје грешке у репликацији и кромосомским разликама. То доводи до формирања дефектних гамета. Нормално, такве ћелије морају бити подвргнуте апоптози (станичној смрти), али понекад се спајају са другом заметном ћелијом, формирајући нови организам. На пример, на овај начин Довнова болест код људи, повезан са једним додатним хромозомом.

Треба напоменути да се заметне станице формиране у различитим организмима даље развијају. На пример, особа из једне родитељске ћелије производи четири еквивалентне сперме - као у класичној мејози, што је јаје - да би се открило да је теже. Једна јајна ћелија и три редукциона тела формирају се из четири потенцијално идентичне ћелије.

Мејоза: биолошки значај

Зашто се у процесу мејозе смањује број хромозома у ћелији, јасно је: ако овај механизам не би постојао, онда би спајање две заметне ћелије резултирало константним повећањем скупа хромозома. Захваљујући редукционој подели, у процесу репродукције, целокупна диплоидна ћелија настаје из фузије две гамете. Дакле, постојаност врсте, стабилност њеног хромозома.

Половина ДНК ћеркиног организма ће садржати мајчинску, а половину родитељске генетске информације.

Механизми мејозе су основа стерилности међуврсних хибрида. Због чињенице да су хромозоми две врсте у ћелијама таквих организама, они не могу ући у коњугацију у процесу метафазе 1 и процес формирања заметних ћелија је поремећен. Плодни хибриди могући су само између сродних врста. У случају полиплоидних организама (на пример, многих пољопривредних биљака) у ћелијама са равномерним сетом хромозома (октоплоиди, тетраплоиди), хромозоми се разликују као у случају класичне мејозе. У случају триплоида, хроматиди се формирају неуједначено, ризик за добијање дефектних гамета је висок. Ове биљке се размножавају вегетативно.

Дакле, разумевање онога што је мејоза је фундаментално питање биологије. Процеси сексуалне репродукције, акумулације насумичних мутација, као и трансфер њиховог потомства лежи у основи наследне варијабилности и несигурне селекције. Савремена селекција се заснива на овим механизмима.

Меиосис оптионс

Разматрана варијанта поделе у мејози је карактеристична углавном за вишећелијске. Најједноставнији механизам изгледа мало другачије. Притом се наставља једна мејотска подјела, фаза преласка, односно смјене. Такав механизам се сматра примитивнијим. Он је послужио као основа за поделу хаплоидних ћелија савремених животиња, биљака, гљива, које се одвијају у две фазе и које обезбеђују бољу рекомбинацију генетског материјала.

Разлике мејозе од митозе

Сумирајући разлике између ова два типа поделе, потребно је запазити плоидност ћелија кћери. Ако је током митозе количина ДНК, хромозома у обе генерације иста - диплоидна, онда се у мејози формирају хаплоидне ћелије. У овом случају, као резултат првог процеса, формирају се два, а као резултат другог - четири ћелије. Нема преласка у митози. Биолошки значај ових подела такође варира. Ако је циљ мејозе формирање заметних ћелија и њихово касније исушивање у различитим организмима, односно рекомбинација генетског материјала у генерацијама, онда је циљ митозе одржавање стабилности ткива и интегритета организма.