Sisu
- Rakkude jagunemine ja lihtsad eukarüootid
- Rakkude jagunemine ja keerukamad eukarüootid
- Kromosoomid ja redutseerimine
- Kromosoomi matemaatika ja geneetilised häired
- Meioosi faasid
- Mis juhtub I meioosi ajal?
- Mis juhtub II meioosis, II faasis?
- Mis juhtub II meioosis, metafaas II?
- Mis juhtub II aiosaasi meioosis?
- Mis juhtub II meioosis, II faasis?
- Millal meioos juhtub inimestel?
- Oota mida? Peatage ja alustage meioosi
Kui kuulete mõistet seksuaalne taastootmine, ei pruugi te raku jagunemist kohe pildistada (kui te pole juba rakubioloogia austaja). Kuid konkreetset tüüpi rakujagunemist nimega meioos See on seksuaalse reproduktsiooni toimimiseks ülioluline, kuna see loob sugurakud, mis sobivad seda tüüpi paljunemiseks.
Teadlased ja loodusteaduste õpetajad nimetavad mõnikord meioosiks taandamisjaotus. Selle põhjuseks on see, et sugurakkudeks, mis on mõeldud sugurakkudeks, olema vähendada nende kromosoomide arv enne jagama nende sugurakkude tootmiseks, näiteks inimeste sperma- või munarakud või taimede spoorrakud.
See reduktsioonijaotus säilitab õige arvu kromosoome põlvest põlve ja tagab ka järglaste geneetilise mitmekesisuse.
Rakkude jagunemine ja lihtsad eukarüootid
Rakkude jagunemine, mis hõlmab nii mitoosi kui ka meioosi, võimaldab lihtsalt a lähterakk jagada kaheks (või enamaks) tütarrakud. See jagunemine võimaldab rakkudel paljuneda kas seksuaalselt või aseksuaalselt.
Üherakulised eukarüootsed organismid, näiteks amööbid ja pärm, kasutavad mitoosi, et jaguneda tütarrakkudeks, mis on aseksuaalse paljunemise ajal samad, mis emarakul. Kuna need tütarrakud on lähteraku täpsed koopiad, on geneetiline mitmekesisus minimaalne.
Seotud sisu: S-faas
Rakkude jagunemine ja keerukamad eukarüootid
Keerukamates eukarüootides, kes kasutavad seksuaalset paljunemist, näiteks inimestel, mitoos mängib ka olulisi rolle. Nende hulka kuulub rakkude kasv ja kudede paranemine.
Kui teie keha peab kasvama või asendama naharakke, mille ta kogu aeg maha võtab, läbivad selle saidi rakud mitoosi, et asendada kaotatud rakud või lisada lahtiselt. Haavade paranemise korral läbivad kahjustatud koe servades olevad rakud vigastuse sulgemiseks mitoosi.
Protsess meioosseevastu on viis, kuidas keerulised eukarüootsed organismid sugurakke suguelundite paljundamiseks valmistavad. Kuna see rakuprogramm segab kromosoomidesse kodeeritud geneetilist teavet, on tütarrakud geneetiliselt ainulaadsed, mitte emarakkude (või teiste tütarrakkude) identsed koopiad.
See ainulaadsus võib muuta mõned tütarrakud ellujäämiseks sobivamaks.
Kromosoomid ja redutseerimine
Teie kromosoomid on teie DNA vorm, mis pakendatakse mähistades geneetilise materjali ahelad spetsialiseeritud valkude ümber, mida nimetatakse histoonid. Iga kromosoom sisaldab sadu või tuhandeid geene, mis kodeerivad tunnuseid, mis muudavad teid teistest inimestest erinevaks. Inimestel on tavaliselt 23 kromosoomipaari ehk 46 kromosoomi kokku igas keha DNA-d sisaldavas rakus.
Selleks, et matemaatika sugurakkude tootmisel toimiks, on vanem diploidsed rakud 46 kromosoomiga, mõlemad peavad vähendama oma kromosoomide komplekti poole võrra, et neist saaksid haploidsed tütarrakud, milles mõlemas on 23 kromosoomi.
Sperma ja munarakud peavad olema haploidsed rakud kuna nad tulevad viljastumisel kokku uue inimese moodustamiseks, ühendades põhiliselt nende kaasas olevad kromosoomid.
Kromosoomi matemaatika ja geneetilised häired
Kui nende rakkude kromosoomide arvu meioos ei vähendaks, oleks saadud järglastel 46 asemel 92 kromosoomi ja järgmisel põlvkonnal 184 ja nii edasi. Kromosoomide arvu säilitamine põlvest põlve on oluline, kuna see võimaldab igal põlvkonnal kasutada samu rakuprogramme.
Isegi üks lisa (või puudub) kromosoom võib põhjustada tõsiseid tagajärgi geneetilised häired.
Näiteks Downi sündroom ilmneb siis, kui on olemas 21. kromosoomi lisakoopia, mis annab selle häirega inimestele 47, mitte 46 kromosoomi.
Ehkki meioosi ajal võib vigu tekkida ja siiski juhtub, tagab kromosoomide arvu vähendamise põhiprogramm enne sugurakkudeks jagamist suurema osa järglaste õige arvu kromosoome.
Meioosi faasid
Meioos koosneb kahest faasist, mida nimetatakse meioosiks I ja meioosiks II, mis toimuvad järjestikku. I meioos tekitab kaks ainulaadse haploidset tütarrakku kromatiidid, mis on kromosoomide eelkäijad.
II meioos on mõneti sarnane mitoosiga, kuna see jagab need kaks haploidset tütarrakku esimesest faasist lihtsalt nelja haploidsesse tütarrakku. Kuid mitoos ilmneb kõigis somaatilistes rakkudes, samas kui meioos toimub ainult reproduktiivsetes kudedes, näiteks inimestel munandites ja munasarjades.
Kõik meioosi faasid sisaldavad alafaase. I meioosi korral on need I faas, metafaas I, anafaas I ja telofaas I. II meioosi korral on need II etapp, metafaas II, anafaas II ja teofaas II.
Mis juhtub I meioosi ajal?
II meioosi mutrite ja poltide mõistmiseks on kasulik omada põhiteadmisi meioosist I, kuna meioosi teine faas põhineb esimesel. Alamfaasides sätestatud reguleeritud sammude kaudu tõmbab meioos I paaritud kromosoome, nn homoloogsed kromosoomid, lähterakust raku vastaskülgedeni, kuni iga poolus sisaldab 23 kromosoomi klastrit. Sel hetkel jaguneb lahter kaheks.
Kõik need redutseeritud kromosoomid koosnevad kahest õdedest, nn õde kromatiidid, kokku hoitud a tsentromeer. Neid on kõige lihtsam pildistada nende lühendatud versioonides, mida võite ette kujutada mõneti liblikate moodi. Vasak tiibade komplekt (üks kromatiid) ja parem tiibade komplekt (teine kromatiid) ühendatakse kehaga (tsentromeer).
I meioos hõlmab ka kolme mehhanismi, mis tagavad järglaste geneetilise mitmekesisuse. Ületamise ajal vahetavad homoloogsed kromosoomid DNA väikseid piirkondi. Hiljem tagab juhuslik eraldamine, et geenide kaks versiooni nendest kromosoomidest hajuvad juhuslikult ja sõltumatult sugurakkudesse.
Sõltumatu sortiment tagab õdede kromatiidide eraldumise eraldi sugurakkudes. Üldiselt segavad need mehhanismid geneetilist tekki, et toota paljusid võimalikke geenikombinatsioone.
Mis juhtub II meioosis, II faasis?
Meioosiga, mille ma lõpetasin, võtab üle meioos II. II meioosi II faasi, mida nimetatakse II faasiks, saab rakk tööks raku jagunemiseks vajaliku masina. Esiteks lahustuvad raku tuuma kaks piirkonda - tuum ja tuumaümbris.
Siis õde kromatiidib kondenseeruma, mis tähendab, et need kuivavad ja muudavad kuju kompaktsemaks. Nüüd näivad nad paksemad, lühemad ja paremini organiseeritud kui kondenseerumata olekus, mida nimetatakse kromatiiniks.
Lahter on tsentrosoomidvõi mikrotuubulite korralduskeskused rändavad raku vastaskülgedele ja moodustavad nende vahele spindli. Need keskused toodavad ja korraldavad mikrotuubuleid, mis on valgufilament, millel on rakus mitmesuguseid rolle.
II faasi ajal moodustavad need mikrotuubulid spindli kiud mis täidab lõpuks meioosi II hilisemates etappides olulisi transpordifunktsioone.
Mis juhtub II meioosis, metafaas II?
Teine faas, mida nimetatakse II metafaasiks, on õdekromatiidide viimine rakkude jagunemiseks sobivasse kohta. Selleks kinnituvad need spindlikiud kinnitusklambri külge tsentromeer, mis on spetsiaalne DNA piirkond, mis hoiab õe kromatiide koos nagu vöö, või selle liblika keha, mille te ette kujutasite, kus vasak ja parem tiib on õde kromatiidid.
Pärast ühendamist tsentromeeriga kasutavad spindli kiud oma lokaliseerimismehhanisme, et lükata õdekromatiidid raku keskele. Kui nad jõuavad keskele, jätkavad spindli kiud õdekromatiidide surumist, kuni need joonduvad piki raku keskjoont.
Mis juhtub II aiosaasi meioosis?
Nüüd, kui õdekromatiidid on piki keskjoont rivistatud, kinnitatud tsentromeeril spindli kiudude külge, võib alata nende tütarrakkudeks jagamise töö. Spindlikiudude otsad, mis pole õdekromatiidide külge kinnitatud, on ankurdatud tsentrosoomidega, mis asuvad raku mõlemal küljel.
Spindelkiud hakkavad kokku tõmbama, õõnestades õde kromatiide üksteisest lahti, kuni need eralduvad. Selle aja jooksul toimib spindlikiudude kokkutõmbumine tsentrosoomides nagu rull, tõmmates õdekromatiidid üksteisest eemale ja lohistades neid ka raku vastaskülgede poole. Teadlased nimetavad õde nüüd kromatiidideks õdede kromosoomid, mis on mõeldud eraldi lahtritele.
Mis juhtub II meioosis, II faasis?
Nüüd, kui spindli kiud on õdekromatiidid edukalt jagunenud eraldi õdekromosoomideks ja transportinud need raku vastaskülgedele, on rakk ise jagunemiseks valmis. Esiteks, kromosoomid kondenseeruvad ja pöörduvad tagasi oma normaalsesse, niiditaolisesse olekusse kromatiin. Kuna spindlikiud on oma töö teinud, pole need enam vajalikud, mistõttu spindl demonteerub.
Kõik, mis lahtril nüüd teha on, jaotatakse mehhanismi abil kaheks tsütokinees. Selleks moodustab tuumaümbris uuesti ja loob raku keskele taande, mida nimetatakse lõhestatud vaguks. Raku viis, kuidas seda vagu joonistada, jääb ebaselgeks ja tsütokiineesi uurivate teadlaste tulise arutelu objektiks.
Valgukompleks, mida nimetatakse aktiini-müosiini kokkutõmbavaks tsükliks, põhjustab rakumembraani (ja taimerakkudes rakuseina) kasvu tsütokineesi vaos, pigistades raku kaheks. Kui lõhestatud vagu moodustus õiges kohas ja õdekromosoomid eraldati eraldi külgedeks, on õdekromosoomid nüüd eraldi rakkudes.
Need on nüüd neli haploidset tütarrakku, mis sisaldavad ainulaadset, mitmekesist geneetilist teavet, mida tunnete spermarakkude või munarakkudena (või taimede spooridena).
Millal meioos juhtub inimestel?
Üks meioosi kõige huvitavamaid aspekte on see, kui see tekib inimestel, see varieerub sõltuvalt inimese soost. Meessoost inimestel, kes on juba puberteedieast alguse saanud, toimub meioos pidevalt ja see annab neli ringi haploidset spermarakku, millest igaüks on võimaluse korral munaraku viljastamiseks ja järglaste saamiseks.
Naissoost inimeste puhul on meioosi ajajoon erinev, keerukam ja palju võõrastav. Erinevalt meessoost inimestest, kes toodavad spermarakke pidevalt puberteedieast kuni surmani, sünnivad naissoost inimesed kogu elu munarakkudega juba oma munasarjade kudedes.
Oota mida? Peatage ja alustage meioosi
See mõjub pisut mõistusega, kuid naissoost inimesed läbivad osa I meioosist, kui nad ise on endiselt looted. See tekitab munarakke loote munasarjades ja seejärel toimub meioos sisuliselt offline, kuni selle käivitab hormooni tootmine puberteet.
Sel ajal taastub meioos korraks, kuid peatub taas II meioosi II metafaasi etapis. Varundamine algab ja programm lõpetatakse alles siis, kui munarakk on viljastatud.
Kui kogu meioosiprogramm toodab meessoost inimestele neli funktsionaalset spermarakku, teeb see naissoost inimestele ainult ühe funktsionaalse munaraku ja kolm võõrast rakku, mida nimetatakse polaarkehad.
Nagu näete, hõlmab seksuaalne paljundamine palju enamat kui sperma kohtub munarakuga.See on tegelikult ülimalt keeruline rakujagunemisprogrammide komplekt, mis töötab koos tagamaks, et tänu geneetilisele segamisele on igal potentsiaalsel järglasel õige arv kromosoome ja ainulaadne ellujäämisvõimalus.