MEIÓZA: FUNKCE, FÁZE A JEJICH VLASTNOSTI - BIOLOGIE - 2025

Meióza je typ buněčného dělení, který charakterizuje eukaryotických organismů, jejichž životní cyklus je fáze pohlavního rozmnožování. Prostřednictvím tohoto procesu se počet chromozomů v dělících se buňkách sníží na polovinu, což je také důvodem, proč se také nazývá redukční dělení.

Podle základů buněčné teorie „každá buňka pochází z jiné buňky“ a je známo, že jedna buňka dává vznik druhé buňce prostřednictvím procesu dělení, který spočívá v duplikování jejích vnitřních složek (DNA, bílkovin atd.)) a jejich rozdělení do dvou „dceřiných“ buněk, které jsou prakticky stejné.

Souhrnné schéma meiózy: 1) Duplikace chromozomů 2) Párování homologních chromozomů 3) Křížení přes 4) První meiotické dělení (jeden z každého duplikovaného chromozomu na dceřinnou buňku) 5) Druhé meiotické dělení (jeden chromozom z každé z nich jedna na dceřinou buňku) (Zdroj: Peter coxhead přes Wikimedia Commons)

Tento proces umožňuje kontinuitu života a „nezměněný“ přenos genetického materiálu na následující generace. Meióza se vyskytuje jak v buňkách mnohobuněčných organismů, tak v jednobuněčných organismech (mezi jinými, protozoa, kvasnice a bakterie).

Pro některé organismy je to hlavní forma reprodukce a je známá jako asexuální reprodukce. Reprodukce mnohobuněčných živých bytostí, které mají různé vývojové cykly, je však o něco složitější a znamená, že všechny buňky stejného organismu jsou tvořeny z velmi speciální buňky zvané zygota.

Zygota je výsledkem procesu zvaného sexuální reprodukce, který zahrnuje fúzi dvou gametických nebo sexuálních buněk, produkovaných dvěma různými jedinci (obvykle „muž“ a „žena“) a které mají polovinu genetické informace každý.

Výrobní proces těchto pohlavních buněk je to, co je u vícebuněčných organismů známé jako meióza a má hlavní funkci produkce buněk s poloviční chromozomální zátěží, tj. Haploidních buněk.

Funkce meiózy

Meióza je ústřední částí nebo „srdcem“ sexuální reprodukce, která se jeví jako evolučně výhodná „akvizice“, jak ji přijala většina živočišných a rostlinných druhů.

Tento proces zahrnuje kombinaci dvou různých genomů, která končí tvorbou potomstva „novou“ genetickou nadací, což zase znamená zvýšení variability.

Prostřednictvím tohoto redukčního buněčného dělení produkují specializované buňky v těle mnohobuněčných zvířat a rostlin, známé jako buňky zárodečných linií, sexuální nebo gametické buňky, které po fúzi dají vzniknout buňce zvané zygota..

Redukce chromozomálního počtu meiózou je nezbytným krokem pro spojení dvou pohlavních buněk, které jsou produkovány za účelem „regenerace“ diploidního chromosomálního doplňku v příští generaci, čímž se zajistí kontinuita druhu.

Je možné snížení počtu chromozomů, protože během meiózy následuje jedno kolo replikace DNA dvě po sobě následující kola segregace chromozomů.

Konkurenční výhoda

Skutečnost, že se dva jedinci pohlavně rozmnožují a dochází ke splynutí dvou geneticky odlišných gamet, jejichž chromozomy byly také dříve „smíšeny“ pomocí náhodných procesů, může znamenat evoluční výhodu z hlediska konkurence.

Meióza, která dává vzniknout buňkám s novou genetickou kombinací, která se spojuje během sexuální reprodukce, umožňuje jednotlivcům, kteří jsou produktem takové reprodukce, přizpůsobit se přežití v prostředích, která se zásadním způsobem liší.

Eliminace „škodlivých“ alel

Protože populace je citlivá na výskyt nových alel mutacemi (z nichž mnohé mohou být škodlivé nebo škodlivé), může meiosa a sexuální reprodukce podporovat rychlé odstranění těchto alel, brání jejich hromadění a dalšímu šíření.

Fáze meiózy

Meiotický proces lze vysvětlit jako „separaci“ nebo „distribuci“ chromozomů buňky, v jejímž dělení je její chromozomální zátěž snížena, k čemuž dochází prostřednictvím dvou divizí známých jako první meiotická divize a druhá meiotická divize, což je poslední docela podobné mitotické divizi.

Jak bude vidět níže, každá ze dvou meióz je složena z profázy, metafázy, anafázy a telopázy.

Fáze meiózy (Zdroj: Boumphreyfr via Wikimedia Commons)

- První meiotická divize

Meióza I nebo první meiotické dělení začíná spojením členů každého homologního páru chromozomů (chromozomy matky a otce, které diploidní organismy dědí od svých rodičů).

Rozhraní

Stejně jako v mitóze je fází zárodečného buněčného cyklu, který předchází meióze, rozhraní. Během této fáze dochází pouze k replikaci buněčné DNA, která vytváří mateřský a otcovský chromozom (jsou to diploidní buňky), z nichž každá sestává ze dvou sesterských chromatidů.

Prorok I

Při profázi I meiózy I dochází ke spojování nebo fyzickému kontaktu mezi homologními chromozomy (ekvivalentními chromozomy od dvou různých rodičů, otce a matky) po celé jejich délce.

Tato událost se nazývá synapse a jedná se o proces, kterým jsou spojeny čtyři chromatidy, dva z každého homologního chromozomu, což je důvod, proč se výsledná struktura nazývá tetrad nebo bivalentní komplex (počet tetradů v buňce během profázi je ekvivalent haploidního počtu chromozomů).

V každém tetradu nesesterské chromatidy, tj. Ty, které patří k homologním chromozomům, se rekombinují procesem nazývaným crossover, který vede k genetické výměně mezi chromozomy „řezáním a vkládáním“ náhodných fragmentů do náhodných pozic, generování nových genových kombinací.

Po rekombinaci dochází k oddělení centromerů homologních chromozomů, které zůstávají sjednoceny pouze oblastmi známými jako chiasmy, které odpovídají místům křížení. Chromatidy sestry však zůstávají připevněny přes centromeru.

Během této fáze meiózy I buňky rostou a syntetizují rezervní molekuly. Kromě toho je oceněna tvorba mikrotubulového vřetena a v pozdní fázi I mizí jaderná obálka a pod světelným mikroskopem jsou jasně vidět chromatidové tetrady.

Tato fáze končí, když se tetradové postaví v rovníkové rovině dělící se buňky.

Metafáza I

Během metafázy se vlákna mikrotubulárního vřetena připojují k centromerům homologních chromozomů a k opačným pólům buňky; Toto je opak toho, co se vyskytuje během mitózy, kdy jsou centromery sesterských chromatidů připojeny k mikrotubulům na opačných pólech.

Anaphase I

V této fázi se duplikované homologické chromozomy oddělují, protože jsou díky mikrotubulům vřetena „přitahovány“ k opačným pólům buňky. Na každém pólu je pak nalezena náhodná kombinace chromozomů, ale pouze jeden člen z každého homologního páru.

Během anafázy I zůstávají sesterské chromatidy navzájem spojené svými centromery, které se liší od mitózy, protože během mitotické anafázy jsou sestry chromatidy separovány na opačných pólech buňky.

Telophase I

V tomto okamžiku se chromatidy „decondense“, tj. Stanou se méně viditelnými pod mikroskopem a ztrácejí svůj charakteristický tvar. Nukleární obálka je reorganizována a dochází k cytokineze nebo separaci dceřiných buněk, které mají haploidní počet chromozomů, ale které se skládají z duplikovaných chromozomů (s jejich dvěma chromatidy).

Mezi telopházou I a dalším meiotickým dělením existuje krátké časové období známé jako interkineze, ačkoli se nevyskytuje ve všech organismech.

- Druhé meiotické dělení

Během druhého dělení jsou sesterské chromatidy separovány, jak se vyskytuje během mitózy, ale bez replikace DNA dříve.

Prophase II

Prophase II je velmi podobná mitotické profázi. V této fázi neexistuje spojení homologních chromozomů a žádný přechod.

V profázi II se chromatidy opět stanou viditelnými, to znamená, že chromatin kondenzuje. Vřetenová vlákna vyzařují z každého pólu a protahují se směrem k centromerům spojujícím sesterské chromatidy.

Nakonec jaderná obálka zmizí a mikrotubuly z protilehlých pólů dosáhnou centromery každého chromatidu a tyto jsou vyrovnány v rovníkové rovině buňky.

Metafáza II

Metafáza II se liší od metafázy I, pokud jde o počet chromatidů, které se nacházejí v rovníkové rovině. V metafáze I jsou vidět tetrady, zatímco ve II jsou pozorovány pouze sesterské chromatidy stejného chromozomu, jako v mitotické metafáze.

Anafáza II

V této fázi se sestry chromatidy oddělují, protože jsou posunuty směrem k opačným pólům buňky. Od této chvíle je každý chromatid považován za nezávislý chromozom.

Telophase II

Na začátku telopázy pak nukleární obal regeneruje na neduplikované sadě homologních chromozomů, které byly distribuovány v každém pólu buňky, a poté dochází k cytokineze nebo separaci dceřiných buněk.

Meiotické dělení diploidní buňky produkuje čtyři haploidní buňky, z nichž každá má jinou kombinaci genů, jak proběhla rekombinace.

Reference

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Základní buněčná biologie. Věnec věnec.
2. Bernstein, H., & Bernstein, C. (2013). Evoluční původ a adaptivní funkce 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: jak by to mohlo fungovat? Sborník Národní akademie věd, 93 (16), 8167-8174.
5. Solomon, EP, Berg, LR a Martin, DW (2011). Biologie (9. edn). Brooks / Cole, Cengage Learning: USA.
6. Villeneuve, AM a Hillers, KJ (2001). Odkud meióza? Cell, 106 (6), 647-650.