MEIÓZA: FUNKCIA, FÁZY A ICH VLASTNOSTI - BIOLÓGIE - 2026

Meióza je typ bunkového delenia, ktorý charakterizuje eukaryotických organizmov, ktorých životný cyklus je fáza pohlavného rozmnožovania. Týmto procesom sa počet chromozómov v deliacich sa bunkách zníži na polovicu, čo je dôvod, prečo sa nazýva aj „redukčné delenie“.

Podľa základov bunkovej teórie „každá bunka pochádza z inej bunky“ a je známe, že jedna bunka vedie k vzniku druhej prostredníctvom procesu delenia, ktorý spočíva v duplikácii jej vnútorných zložiek (DNA, bielkovín atď.). ) a ich rozdelenie na dve „dcérske“ bunky, ktoré sú si navzájom prakticky rovnaké.

Súhrnná schéma meiózy: 1) duplikácia chromozómov 2) párovanie homológnych chromozómov 3) kríženie cez 4) prvé meiotické delenie (jeden z každého duplikovaného chromozómu na dcérsku bunku) 5) druhé meiotické delenie (jeden chromozóm z každej bunky jedna na dcérsku bunku) (Zdroj: Peter coxhead prostredníctvom Wikimedia Commons)

Tento proces umožňuje kontinuitu života a „nezmenený“ prenos genetického materiálu na nasledujúce generácie. Meióza sa vyskytuje tak v bunkách mnohobunkových organizmov, ako aj v jednobunkových organizmoch (okrem iných prvokov, kvasiniek a baktérií).

Pre niektoré organizmy je to hlavná forma rozmnožovania a je známa ako nepohlavná reprodukcia. Reprodukcia mnohobunkových živých bytostí, ktoré majú rôzne vývojové cykly, je však trochu zložitejšia a znamená, že všetky bunky toho istého organizmu sú tvorené z veľmi špeciálnej bunky zvanej zygota.

Zygota je výsledkom procesu nazývaného sexuálna reprodukcia, ktorý zahŕňa fúziu dvoch gametických alebo sexuálnych buniek produkovaných dvoma rôznymi jedincami (zvyčajne „samcom“ a „samičkou“) a ktoré majú polovicu genetickej informácie. každej z nich.

Výrobný proces týchto pohlavných buniek je v bunkách mnohobunkových organizmov známy ako meióza a jeho hlavnou funkciou je produkcia buniek s polovičnou chromozomálnou záťažou, tj haploidných buniek.

Funkcia meiózy

Meióza je ústrednou časťou alebo „srdcom“ sexuálnej reprodukcie, ktorá sa javí ako evolučne výhodná „akvizícia“, ako ju prijala väčšina živočíšnych a rastlinných druhov.

Tento proces zahŕňa kombináciu dvoch rôznych genómov, ktoré sa končia vytvorením potomkov s „novou“ genetickou nadáciou, čo zase znamená zvýšenie variability.

Prostredníctvom tohto redukčného delenia buniek vytvárajú špecializované bunky v tele mnohobunkových zvierat a rastlín, známe ako bunky zárodočných línií, sexuálne alebo gametické bunky, ktoré po fúzii vytvárajú bunku nazývanú zygota. ,

Zníženie počtu chromozómov meiózou je nevyhnutným krokom pre spojenie dvoch pohlavných buniek, ktoré sú produkované na „regeneráciu“ diploidného doplnku chromozómov v nasledujúcej generácii, čím sa zabezpečí kontinuita druhu.

Je možné zníženie počtu chromozómov, pretože počas meiózy nasleduje jedno kolo replikácie DNA a potom dve po sebe idúce kolá chromozómovej segregácie.

Konkurenčná výhoda

Skutočnosť, že dvaja jedinci sa rozmnožujú sexuálne a dochádza k fúzii dvoch geneticky odlišných gamét, ktorých chromozómy boli predtým „zmiešané“ aj pomocou náhodných procesov, môže znamenať vývojovú výhodu z hľadiska konkurencie.

Meióza, ktorá vedie k vzniku buniek s novou genetickou kombináciou, ktorá sa spája počas sexuálnej reprodukcie, umožňuje jednotlivcom, ktorí sú produktom takejto reprodukcie, prispôsobiť sa tak, aby prežili v prostrediach, ktoré sa zásadne líšia.

Eliminácia „škodlivých“ alel

Pretože populácia je náchylná na výskyt nových alel mutáciami (z ktorých mnohé môžu byť škodlivé alebo škodlivé), môže meióza a sexuálna reprodukcia uprednostňovať rýchle odstránenie týchto alel, zabránenie ich hromadeniu a ďalšie šírenie.

Fázy meiózy

Meiotický proces sa dá vysvetliť ako „separácia“ alebo „distribúcia“ chromozómov bunky, v ktorej divízii je znížená jej chromozomálna záťaž, ku ktorej dochádza dvoma divíziami známymi ako prvé meiotické delenie a druhé meiotické delenie. trvajú dosť podobne ako mitotické rozdelenie.

Ako bude vidieť nižšie, každá z týchto dvoch meióz sa skladá z profázy, metafázy, anafázy a telopázy.

Fázy meiózy (Zdroj: Boumphreyfr prostredníctvom Wikimedia Commons)

- Prvé meiotické rozdelenie

Meióza I alebo prvé meiotické delenie začína spojením členov každého homologického páru chromozómov (materské a otcovské chromozómy, ktoré zdedili diploidné organizmy od svojich rodičov).

Rozhranie

Podobne ako pri mitóze je fázou zárodočného bunkového cyklu, ktorý predchádza meióze, rozhranie. V tomto štádiu nastáva jediná udalosť replikácie bunkovej DNA, ktorá vytvára materský a otcovský chromozóm (sú to diploidné bunky), z ktorých každá pozostáva z dvoch sesterských chromatidov.

Prorok I

Počas fázy I meiózy I dochádza k spojeniu alebo fyzickému kontaktu medzi homológnymi chromozómami (ekvivalentné chromozómy od dvoch rôznych rodičov, otca a matky) po celej ich dĺžke.

Táto udalosť sa nazýva synapse a jedná sa o proces, pomocou ktorého sú spojené štyri chromatidy, dva z každého homológneho chromozómu, a preto sa výsledná štruktúra nazýva tetrad alebo bivalentný komplex (počet tetradov v bunke počas profázy je zodpovedá haploidnému počtu chromozómov).

V každom tetrade nesesterské chromatidy, tj tie, ktoré patria k homológnym chromozómom, sa rekombinujú procesom nazývaným kríženie, ktorého výsledkom je genetická výmena medzi chromozómami „rozrezaním a prilepením“ náhodných fragmentov v náhodných polohách, generovanie nových génových kombinácií.

Po výskyte rekombinácie sa centroméry homológnych chromozómov oddelia a zostanú zjednotené iba v oblastiach známych ako chiasmy, ktoré zodpovedajú miestam kríženia. Chromatidy sestry však zostávajú pripojené prostredníctvom centroméry.

Počas tejto fázy meiózy I bunky rastú a syntetizujú rezervné molekuly. Okrem toho je ocenená tvorba vretienka mikrotubúl a v neskorej fáze I sa stráca jadrový obal a pod svetelným mikroskopom sú jasne viditeľné chromatidové tetrady.

Táto fáza končí, keď sa tetrady zoradia v rovníkovej rovine deliacej bunky.

Metafáza I

Počas metafázy sa vlákna mikrotubulárneho vretena pripájajú k centromerom homológnych chromozómov a k opačným pólom bunky; Toto je opak toho, čo sa vyskytuje počas mitózy, pri ktorej sú centroméry sesterských chromatidov naviazané na mikrotubuly na opačných póloch.

Anafáza I

V tejto fáze sa duplikované homológne chromozómy separujú, pretože sú vďaka mikrotubulovám vretena „pritiahnuté“ k opačným pólom bunky. Na každom póle sa potom nájde náhodná kombinácia chromozómov, ale iba jeden člen z každého homologického páru.

Počas anafázy I zostávajú sesterské chromatidy navzájom spojené prostredníctvom centromér, ktoré sa líšia od mitózy, pretože počas mitotickej anafázy sú sestry chromatidy separované na opačných póloch bunky.

Telophase I

V tomto bode chromatidy „decondense“, to znamená, že sa stávajú menej viditeľnými pod mikroskopom a strácajú svoj charakteristický tvar. Jadrový obal je reorganizovaný a dochádza k cytokinéze alebo separácii dcérskych buniek, ktoré majú haploidný počet chromozómov, ale pozostávajú z duplikovaných chromozómov (s ich dvoma chromatidami).

Medzi telopázou I a ďalším meiotickým delením existuje krátke časové obdobie známe ako interkinesis, hoci sa nevyskytuje vo všetkých organizmoch.

- Druhé meiotické delenie

Počas druhého delenia sa sesterské chromatidy oddeľujú, ako sa vyskytuje pri mitóze, ale bez toho, aby sa DNA predtým replikovala.

Prophase II

Prophase II je veľmi podobná mitotickej profázy. V tejto fáze neexistuje spojenie homológnych chromozómov a kríženie.

Vo fáze II sa chromatidy opäť stanú viditeľnými, to znamená, že chromatín kondenzuje. Vretenové vlákna vyžarujú z každého pólu a predlžujú sa smerom k centromerom spájajúcim sesterské chromatidy.

Nakoniec zmizne jadrový obal a mikrotubuly z protiľahlých pólov dosahujú centroméru každého chromatidu a vyrovnávajú sa v rovníkovej rovine bunky.

Metafáza II

Metafáza II sa líši od metafázy I vzhľadom na počet chromatidov, ktoré sa nachádzajú v rovníkovej rovine. V metafáze I sú pozorované tetrady, zatiaľ čo v II sú pozorované iba sesterské chromatidy rovnakého chromozómu, ako v mitotickej metafáze.

Anafáza II

V tejto fáze sa sestry chromatidy separujú, keď sú posunuté smerom k opačným pólom bunky. Od tejto chvíle sa každý chromatid považuje za nezávislý chromozóm.

Telophase II

Na začiatku telopázy potom nukleárny obal regeneruje na súbore neduplikovaných homológnych chromozómov, ktoré boli distribuované v každom póle bunky, po ktorej nastane cytokinéza alebo separácia dcérskych buniek.

Meiotické delenie diploidnej bunky produkuje štyri haploidné bunky, z ktorých každá má inú kombináciu génov, keď došlo k rekombinácii.

Referencie

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Základná bunková biológia. Garland Science.
2. Bernstein, H. a Bernstein, C. (2013). Evolučný pôvod a adaptívna funkcia meiózy. V meióze. IntechOpen.
3. Hunt, PA, a Hassold, TJ (2002). Sex záleží na meióze. Science, 296 (5576), 2181-2183.
4. Kleckner, N. (1996). Meióza: ako by to mohlo fungovať? Zborník Národnej akadémie vied, 93 (16), 8167-8174.
5. Solomon, EP, Berg, LR a Martin, DW (2011). Biológia (9. vydanie). Brooks / Cole, Cengage Learning: USA.
6. Villeneuve, AM a Hillers, KJ (2001). Odkiaľ meióza? Celí, 106 (6), 647-650.