Almal weet dat met seksuele voortplanting 'n nuwe organisme ontstaan as gevolg van die samesmelting van twee gamete (geslagselle). Gametogenese, of die vorming van generatiewe selle, vind plaas deur 'n spesifieke verdeling wat meiose genoem word. Wat is die kern van hierdie proses, wat is die stadiums daarvan, sal ons in hierdie artikel vertel.
'n bietjie algemene kennis
Vir die meeste heteroseksuele organismes op ons planeet is seksuele voortplanting kenmerkend. In hierdie geval het die gamete 'n halwe chromosoomstel, wat haploïed (n) genoem word. As gevolg van die samesmelting van gamete word 'n sigoot gevorm, waarin diploïdie herstel word, en die stel chromosome word 2n aangedui, wat die essensie van meiose is (kortliks).
Drosophila (vrugtevlieg) het byvoorbeeld net 4 chromosome – dit is 'n diploïede stel. Gamete in haar kern het net 2 chromosome. By mense is daar in elke sel in die kern 46 chromosome, en in die gamete (eier en sperm) - 23 elk.
Maardie herstel van diploïdie tydens seksuele voortplanting is slegs 'n klein deel van wat die essensie van meiose is.
Chromosome en chromatiede
Om die volgende materiaal te verstaan, is dit belangrik om die verskil tussen die twee te verstaan.
Chromosome (die benaming n word gebruik) word draers van genetiese materiaal genoem, maar dit is bloot DNS-molekules (deoksiribonukleïensuur), vermenigvuldig gespiraliseer en geleë in die kern van selle van eukariotiese (met 'n kern met 'n membraanskede) organismes. In die vorm waarin ons gewoond is om hulle in handboeke en naslaanboeke te sien (die foto hierbo toon menslike chromosome), word hulle net tydens interfase, voor seldeling, waargeneem wanneer hulle reeds verdubbel het.
Maar die chromatiede (aangedui met) - dit is net die strukturele deel van die chromosoom, wat reeds deur die proses van replikasie (verdubbeling) gegaan het in die interfase voor seldeling. 'n Chromatied is een van twee kopieë van DNS wat op hierdie oomblik deur 'n spesiale vernouing (sentromeer) verbind word.
Solank twee chromatiede deur 'n sentromeer verbind word, word hulle susterchromatiede genoem. En slegs tydens die seksuele verdeling van selle (meiose) skei hulle en verteenwoordig onafhanklike eenhede van oorerflike materiaal, en as oorkruising tussen hulle plaasgevind het (meer daaroor later), dan het hulle veranderinge in die geenvolgorde ondergaan.
Alle chromosome verskil in vorm en grootte binne een homoloë (identiese) paar. Die hele stel chromosome in selle van dieselfde spesie word 'n kariotipe genoem. Dus, by mense is die kariotipe 46 chromosome,waarvan 22 pare homoloog of outosome is, en 23 pare geslagschromosome (X en Y). In menslike gamete (sperm en eiersel) is daar 'n halwe (haploïede) stel chromosome - 23 outosome en 1 geslagschromosoom (X of Y).
Net meiose verskaf so 'n stel in gamete.
Spesiale selafdeling
Spesifieke verdeling met die vorming van kiemselle - meiose (van die Griekse woord Μείωσις, wat reduksie beteken) is 'n stel van twee opeenvolgende seldelings, as gevolg waarvan die kern twee keer verdeel, en die chromosome net een keer. As gevolg hiervan is daar 'n afname (vermindering) van die chromosoomset in gamete met die helfte, wat, wanneer hulle saamsmelt, die diploïdie van die sigoot herstel. Dit is die biologiese betekenis daarvan.
Meiose (sy fases) in alle lewende organismes vind op dieselfde manier plaas:
- Die eerste verdeling (vermindering), waarna die aantal chromosome gehalveer word.
- Die tweede deling (gelykwaardig) vind plaas as 'n eenvoudige deling (mitose). Dit word ook nivellering genoem.
Eerste meiotiese verdeling
Tydens die voorbereiding van 'n sel vir deling (interfase) in die kern verdubbel die aantal chromosome (daar is 4 n), wat tipies is vir selle wat deur eenvoudige deling (mitose) verdeel. In die selle van die voorlopers van gamete (by mense, spermatosiete en oösiete) vind sulke verdubbeling nie in die interfase plaas nie, en die sel begin meiose met 'n stel 2n-chromosome en gaan verbydie volgende stappe:
- Profase I. Op hierdie stadium word die chromosome digter en nader aan mekaar. Konjugasie (adhesie) van homoloë chromosome (een paar) vind plaas, waartydens oorkruising plaasvind. Hierdie proses is slegs kenmerkend vir meiose (wat is die essensie, sal ons hieronder beskryf). Dan word die chromosome geskei, die dop van die selkern word vernietig en die delingsspil begin vorm.
- Metafase I. Die spilvesels heg aan die sentromere van die chromosome, en hulle is self langs die delingewenaar oorkant mekaar geleë, en nie langs dieselfde lyn (soos in mitose) nie..
- Anafase I. Spildrade strek die chromosome na die pole. Kortliks, die betekenis en essensie van meiose lê in hierdie fase van deling - die pole het n chromosome.
- Telofase I. Op hierdie stadium word kernomhulsels gevorm. By diere en sommige plante vind verdere verdeling van die sitoplasma plaas en twee dogterselle word gevorm.
Die gevormde selle gaan in interfase in, wat óf baie kort óf afwesig is.
Tweede meiotiese afdeling
Meiosis II het dieselfde fases:
- Profase II. Chromosome word digter, kernmembrane verdwyn, en die splytingspil begin verskyn (foto hierbo).
- Gedurende metafase II gaan die vorming van die spil voort, en die chromosome is langs die delingewenaar geleë.
- Anafase II. Chromosome word tot by die pole van die sel gestrek (foto onder).
- Telofase II. Kernmembrane word gevorm, die sitoplasma word tussen verdeeltwee selle.
Met hierdie verdeling verander die aantal chromosome nie, maar elkeen van hulle bestaan uit slegs een chromatied (strukturele eenheid). Dit is die kern van meiose II. Selle word gevorm met 'n haploïede stel chromosome in elke (n).
Biologiese betekenis van meiose
Wat dit is, dit het reeds duidelik geword:
- Meiose is 'n perfekte meganisme wat die konstantheid van die kariotipe (aantal chromosome) van 'n spesie verseker wat inherent is aan seksuele voortplanting.
- As gevolg van twee opeenvolgende verdelings van meiose, word die aantal chromosome in gamete haploïed en dit word logies om diploïdie te herstel wanneer hulle saamsmelt (bevrug) met die vorming van 'n sigoot met die oorspronklike diploïede kariotipe.
- Dit is meiose wat die eienskap van organismes soos veranderlikheid verskaf. In profase I - as gevolg van oorkruising, en in anafase I - as gevolg van die feit dat homoloë chromosome met verskillende gene in verskillende gamete kan beland.
Wat is Crossover
Kom ons keer terug na profase I van meiose. Dit is op hierdie oomblik, wanneer die homoloë chromosome nader gekom het en amper aan mekaar vasgeheg het, dat 'n uitruiling tussen hulle van enige plek kan plaasvind. Dit is hierdie woordewisseling wat crossing over genoem word, wat letterlik uit Engels vertaal word (crossing over) beteken kruising of kruising
Met ander woorde, een deel van 'n chromosoom kan plekke ruil met dieselfde deel van 'n ander chromosoom uit dieselfde paar. Hierdie meganisme verskaf rekombinatiewe genetiese veranderlikheid van organismes. skuifelgene lei tot verhoogde biodiversiteit binne 'n enkele spesie.
Lewensiklus en meiose
Afhangende van watter stadium van die lewensiklus meiose voorkom, is daar drie tipes meiose in biologie:
- Aanvanklik (sigoot) vind plaas onmiddellik na bevrugting in die sigoot. Hierdie tipe meiose is tipies vir organismes met 'n oorheersing van die haploïede fase in die lewensiklus. Dit is swamme (ascomycetes en basidomycetes), sommige alge (chlamydomonas), protosoë (sporozoa).
- Intermediêre (spoor) meiose vind plaas tydens die vorming van spore in organismes met 'n eenvormige afwisseling van diploïede en haploïede vorms. Dit is hoër spore (mosse, klubmosse, perdesterte, varings), gimnosperme en angiosperme. Onder diere is hierdie tipe meiose kenmerkend van mariene protosoë foraminifera.
- Finale (gametiese) meiose is inherent in alle meersellige diere, fukusseewier en sommige protosoë (siliate). In hierdie organismes oorheers die diploïede fase in die lewensiklus, en slegs gamete het 'n haploïede stel chromosome.
Opsomming
Studente maak kennis met die essensie van meiose in die 6de graad wanneer hulle protosoë, alge bestudeer en voortgaan met die studie van plantbiologie. Hierdie sleutelkonsep van algemene biologie en die meganismes van vorming van kiemselle (gamete) stel ons in staat om die gemeenskaplikheid van alle lewe op ons planeet te verstaan, om die verskillende lewensiklusse van plante en diere te verstaan.
Daarbenewens is dit meiose wat ons behoort te weesis dankbaar vir die intraspesifieke diversiteit van die biologiese spesie Homo sapiens. Tydens die studie van biologie in die daaropvolgende klasse, gaan studente voort om die fases van seksuele verdeling te bestudeer, en wanneer hulle met genetika kennis maak, die wette van oorerwing en veranderlikheid.
Die bestudering van die meganismes van verskeie seldeling stel ons in staat om die uniekheid en doeltreffendheid van die natuurwette te verstaan, wat oor miljarde jare se evolusie op 'n enkele planeet van die sonnestelsel gevorm is. En ons was gelukkig om daarop gebore te word.
