Meioză(meioza grecească - scădere, scădere) sau diviziune de reducere. Ca urmare a meiozei, numărul de cromozomi scade, adică. dintr-un set diploid de cromozomi (2n) se formează o mulţime haploidă (n).
Meioză este format din 2 divizii consecutive:
Prima diviziune se numește reducere sau diminutiv.
Diviziunea a II-a se numește ecuațională sau egalizantă, adică. se desfășoară în funcție de tipul de mitoză (ceea ce înseamnă că numărul de cromozomi din celulele mamă și fiică rămâne același).
Semnificația biologică a meiozei este că dintr-o celulă mamă cu un set diploid de cromozomi se formează patru celule haploide, astfel numărul de cromozomi este redus la jumătate, iar cantitatea de ADN este redusă de patru ori. Ca urmare a acestei diviziuni, celulele sexuale (gameții) se formează la animale și spori la plante.
Fazele sunt numite la fel ca și în mitoză, iar înainte de începerea meiozei, celula trece și ea prin interfaza.
Profaza I este cea mai lungă fază și este împărțită în mod convențional în 5 etape:
1) Leptonem (leptoten)– sau stadiul de fire subțiri. Cromozomii sunt în spirală, un cromozom este format din 2 cromatide, iar pe firele încă subțiri de cromatide sunt vizibile îngroșări sau aglomerări de cromatină, care se numesc cromomeri.
2) Zygonem (zigoten, greacă fire de îmbinare) - stadiul de fire pereche. În această etapă, cromozomii omologi (identici ca formă și dimensiune) se reunesc în perechi, se atrag și aderă unul la celălalt pe toată lungimea, adică. conjugat în regiunea cromomerului. Este asemănător cu o încuietoare cu fermoar. O pereche de cromozomi omologi se numește bivalenți. Numărul de bivalenți este egal cu setul haploid de cromozomi.
3) Pachynema (pahiten, greacă gros) – stadiul de filamente groase. Are loc o spiralizare suplimentară a cromozomilor. Apoi, fiecare cromozom omolog este împărțit în direcția longitudinală și devine clar că fiecare cromozom este format din două cromatide; astfel de structuri se numesc tetrade, de exemplu. 4 cromatide. În acest moment, are loc trecerea, de ex. schimb de regiuni omoloage ale cromatidelor.
4) Diplonema (diplotenă)– treapta de fire duble. Cromozomii omologi încep să se respingă unul pe celălalt, să se îndepărteze unul de celălalt, dar își mențin relația cu ajutorul punților - chiasma, acestea sunt locurile în care se va produce trecerea. La fiecare joncțiune cromatidă (adică chiasma), se fac schimb de secțiuni de cromatide. Cromozomii spiralează și se scurtează.
5) Diachineza– treapta de fire duble izolate. În această etapă, cromozomii sunt complet condensați și colorați intens. Membrana nucleară și nucleolii sunt distruse. Centriolii se deplasează către polii celulari și formează filamente fuse. Setul de cromozomi al profazei I este 2n4c.
Astfel, în profaza I:
1. conjugarea cromozomilor omologi;
2. formarea de bivalenți sau tetrade;
3. trecere peste.
În funcție de conjugarea cromatidelor, pot exista diferite tipuri de crossing over: 1 – corectă sau incorectă; 2 – egal sau inegal; 3 – citologic sau eficient; 4 – singur sau multiplu.
Metafaza I - spiralizarea cromozomilor atinge maximul. Bivalenții se aliniază de-a lungul ecuatorului celulei, formând o placă de metafază. Șuvițele fusului sunt atașate de centromerii cromozomilor omologi. Bivalenții se găsesc conectați la diferiți poli ai celulei.
Setul de cromozomi al metafazei I este - 2n4c.
Anafaza I - centromerii cromozomilor nu se divid; faza începe cu divizarea chiasmelor. Cromozomi întregi, nu cromatide, se dispersează la polii celulei. Doar unul dintr-o pereche de cromozomi omologi intră în celulele fiice, adică. sunt redistribuite aleatoriu. La fiecare pol, se dovedește, există un set de cromozomi - 1n2c și, în general, setul de cromozomi al anafazei I este - 2n4c.
Telofaza I – la polii celulei se află cromozomi întregi, formați din 2 cromatide, dar numărul lor a devenit de 2 ori mai mic. La animale și unele plante, cromatidele sunt despirate. În jurul lor se formează o membrană nucleară la fiecare pol.
Apoi vine citokineza
. Setul de cromozomi de celule format după prima diviziune este - n2c.
Nu există perioadă S între diviziunile I și II și replicarea ADN-ului nu are loc, deoarece cromozomii sunt deja duplicați și constau din cromatide surori, de aceea interfaza II se numește interkineză - adică. există o mișcare între două diviziuni.
Profaza II este foarte scurtă și se desfășoară fără modificări speciale; dacă învelișul nuclear nu se formează în telofaza I, atunci se formează imediat filamentele fusului.
Metafaza II - cromozomii se aliniază de-a lungul ecuatorului. Filamentele fusului sunt atașate de centromerii cromozomilor.
Setul de cromozomi al metafazei II este - n2c.
Anafaza II - centromerii se divid și filamentele fusului mută cromatidele la diferiți poli. Cromatidele surori sunt numite cromozomi fiice (sau cromatidele mamă vor fi cromozomi fiice).
Setul de cromozomi al anafazei II este - 2n2c.
Telofaza II - cromozomii despirați, se întind și apoi sunt slab distinși. Se formează membrane nucleare și nucleoli. Telofaza II se termină cu citokineza.
Setul de cromozomi după telofaza II este – nc.
Schema de diviziune meiotică
Acest articol vă va ajuta să aflați despre tipul de diviziune celulară. Vom vorbi pe scurt și clar despre meioză, fazele care însoțesc acest proces, vom schița principalele lor trăsături și vom afla ce trăsături caracterizează meioza.
Ce este meioza?
Diviziunea celulară de reducere, cu alte cuvinte, meioza, este un tip de diviziune nucleară în care numărul de cromozomi este redus la jumătate.
Tradusă din greaca veche, meioza înseamnă reducere.
Acest proces are loc în două etape:
- Reduce ;
În această etapă a procesului de meioză, numărul de cromozomi din celulă este redus la jumătate.
- Ecuatorial ;
În timpul celei de-a doua diviziuni, se menține haploidia celulară.
TOP 4 articolecare citesc împreună cu asta
Particularitatea acestui proces este că apare numai în celulele diploide, precum și chiar și în celulele poliploide. Și totul pentru că, ca urmare a primei diviziuni în profaza 1 în poliploizi impari, nu este posibil să se asigure fuziunea perechi a cromozomilor.
Fazele meiozei
În biologie, diviziunea are loc în patru faze: profaza, metafaza, anafaza si telofaza . Meioza nu face excepție; particularitatea acestui proces este că are loc în două etape, între care există un scurt interfaza .
Prima divizie:
Profaza 1 este o etapă destul de complexă a întregului proces în ansamblu; constă din cinci etape, care sunt incluse în următorul tabel:
|
Etapă |
Semn |
|
Leptoten |
Cromozomii se scurtează, ADN-ul se condensează și se formează fire subțiri. |
|
Zigoten |
Cromozomii omologi sunt legați în perechi. |
|
Pachytena |
Cea mai lungă fază de durată, în timpul căreia cromozomii omologi sunt strâns legați unul de celălalt. Ca urmare, unele zone sunt schimbate între ei. |
|
Diplotena |
Cromozomii sunt parțial decondensați și o parte a genomului începe să-și îndeplinească funcțiile. Se formează ARN, se sintetizează proteinele, în timp ce cromozomii sunt încă conectați între ei. |
|
Diacineza |
Condensarea ADN-ului are loc din nou, procesele de formare se opresc, învelișul nuclear dispare, centriolii sunt localizați la poli opuși, dar cromozomii sunt legați între ei. |
Profaza se termină cu formarea unui fus de fisiune, distrugerea membranelor nucleare și a nucleolului însuși.
Metafaza Prima diviziune este semnificativă prin faptul că cromozomii se aliniază de-a lungul părții ecuatoriale a fusului.
Pe parcursul anafaza 1 Microtubulii se contractă, bivalenții se separă, iar cromozomii se deplasează la poli diferiți.
Spre deosebire de mitoză, în stadiul anafazic, cromozomi întregi, care constau din două cromatide, se deplasează către poli.
La scenă telofaze cromozomii despira și se formează o nouă membrană nucleară.
Orez. 1. Schema meiozei primei etape de diviziune
Divizia a doua prezinta urmatoarele semne:
- Pentru profaza 2 caracterizată prin condensarea cromozomilor și diviziunea centrului celular, ai căror produse de diviziune diverg către polii opuși ai nucleului. Învelișul nuclear este distrus și se formează un nou fus de fisiune, care este situat perpendicular pe primul fus.
- Pe parcursul metafaze Cromozomii sunt din nou localizați la ecuatorul fusului.
- Pe parcursul anafaza cromozomii se divid și cromatidele sunt situate la poli diferiți.
- Telofază indicată prin despiralizarea cromozomilor și apariția unei noi membrane nucleare.
Orez. 2. Schema meiozei etapei a doua de diviziune
Ca rezultat, dintr-o celulă diploidă prin această diviziune obținem patru celule haploide. Pe baza acestui fapt, ajungem la concluzia că meioza este o formă de mitoză, în urma căreia gameții se formează din celulele diploide ale gonadelor.
Semnificația meiozei
În timpul meiozei, în stadiul de profază 1, are loc procesul trecere peste - recombinarea materialului genetic. În plus, în timpul anafazei, atât prima cât și a doua diviziune, cromozomii și cromatidele se deplasează la poli diferiți într-o ordine aleatorie. Aceasta explică variabilitatea combinativă a celulelor originale.
În natură, meioza este de mare importanță și anume:
- Aceasta este una dintre etapele principale ale gametogenezei;
Orez. 3. Schema gametogenezei
- Realizează transferul codului genetic în timpul reproducerii;
- Celulele fiice rezultate nu sunt similare cu celula mamă și, de asemenea, diferă unele de altele.
Meioza este foarte importantă pentru formarea celulelor germinale, deoarece, ca urmare a fertilizării gameților, nucleii fuzionează. Altfel, zigotul ar avea de două ori numărul de cromozomi. Datorită acestei diviziuni, celulele sexuale sunt haploide, iar în timpul fecundației se restabilește diploiditatea cromozomilor.
Ce am învățat?
Meioza este un tip de diviziune a unei celule eucariote în care se formează patru celule haploide dintr-o celulă diploidă prin reducerea numărului de cromozomi. Întregul proces se desfășoară în două etape - reducerea și ecuația, fiecare dintre ele constând din patru faze - profază, metafază, anafază și telofază. Meioza este foarte importantă pentru formarea gameților, pentru transmiterea informațiilor genetice către generațiile viitoare și, de asemenea, realizează recombinarea materialului genetic.
Test pe tema
Evaluarea raportului
Rata medie: 4.6. Evaluări totale primite: 772.
Nikolay Mushkambarov, Dr. biol. stiinte
Omenirea îmbătrânește, dar toată lumea vrea să trăiască nu doar mult timp, ci și fără acele boli care vin odată cu vârsta. În ultima jumătate de secol, au apărut multe teorii „revoluționare” ale îmbătrânirii, aproape toate oferind o modalitate sigură și fiabilă de a încetini sau chiar de a opri timpul. În fiecare an apar noi senzații, noi descoperiri și noi declarații, încurajatoare și promițătoare. Bioregulatori peptidici, elixir de longevitate, ioni dătătoare de viață sau antioxidant SkQ. Fugi la farmacie, plătește și trăiește, conform instrucțiunilor incluse, până la 100-120 de ani! În ce măsură poți avea încredere în descoperiri senzaționale și care este „adevărul despre îmbătrânire”?
Profesorul N. N. Mushkambarov. Fotografie de Andrey Afanasyev.
August Weismann (1834-1914) - zoolog și evoluționist german. A creat o teorie conform căreia caracteristicile ereditare sunt păstrate și transmise prin germoplasmă fără vârstă.
Leonard Hayflick este un microbiolog american. În anii 1960, el a descoperit că în condiții de laborator, celulele umane și animale se pot diviza doar de un număr limitat de ori.
Alexey Matveevich Olovnikov este un biochimist rus. Pentru a explica experimentele lui Hayflick din 1971, el a prezentat o ipoteză despre scurtarea secțiunilor terminale ale cromozomilor (telomerilor) cu fiecare diviziune celulară.
Știință și viață // Ilustrații
Elizabeth Blackburn și Carol Greider sunt biologi americani. În 1985, a fost descoperită enzima telomeraza. Mecanismul de acțiune al telomerazei este codificarea repetată a noilor secvențe de nucleotide la secțiunile terminale ale telomerilor și restaurarea lor originală.
Benjamin Gompertz (1779-1865) - matematician britanic. El a propus o funcție care descrie statisticile mortalității umane în funcție de vârstă. Această funcție a fost utilizată pentru evaluarea riscurilor în asigurările de viață.
Cartea lui M. M. Vilenchik „Bazele biologice ale îmbătrânirii și longevității”, publicată în 1976, a fost una dintre primele cărți de știință populare pe tema îmbătrânirii și s-a bucurat de un succes enorm.
Schema meiozei (folosind exemplul unei perechi de cromozomi omologi). În profaza primei diviziuni a meiozei, cromozomii sunt dublați; apoi cromozomii omologi se conjugă între ei și, menținându-și activitatea, intră în crossover.
Doctor în științe biologice, profesor al Departamentului de Histologie de la Universitatea Medicală de Stat din Moscova, numit după N.V. I. M. Secenov Nikolay Mushkambarov.
Nikolai Nikolaevici, critici aspru multe prevederi binecunoscute ale gerontologiei moderne. Vă rugăm să subliniați obiectele criticii dvs.
Sunt mai mult decât suficiente obiecte! De exemplu, acum este la modă să ne referim la Weisman aproape ca fiind adevărul suprem. Acesta este un biolog celebru care, în secolul al XIX-lea, a postulat că îmbătrânirea nu a apărut imediat în evoluție, ci doar la un moment dat ca un fenomen adaptativ. Din aceasta au ajuns la concluzia că trebuie să existe specii care nu îmbătrânesc: în primul rând, cele mai primitive organisme. În același timp, ei uită cumva că dacă nu îmbătrânesc, atunci trebuie să aibă reparație 100% ADN-ului. Acesta este printre cele mai primitive! Cumva unul nu se potrivește cu celălalt.
Există un mit asociat cu numele unui alt biolog celebru - Leonard Hayflick. Din anii șaizeci ai secolului trecut, lumea științifică a fost încrezătoare că celulele somatice umane au o limită de 50 de diviziuni, iar o astfel de limită în biologie se numește „limita Hayflick”. Cu aproximativ douăzeci de ani în urmă, au fost izolate celule stem care se presupune că erau capabile de un număr nelimitat de diviziuni. Și acest mit (50 pentru toată lumea și infinit pentru celulele stem) persistă în minte până astăzi. De fapt, celulele stem, după cum se dovedește, îmbătrânesc (adică infinitul este abolit) și nu este deloc clar unde să numărăm aceste 50 de diviziuni. Este atât de neclar încât, cel mai probabil, nu există o singură limită de diviziune care să fie universală pentru toate celulele umane în diviziune.
- Ei bine, cum rămâne cu teoria telomerilor a îmbătrânirii? Te face și ea să fii neîncrezător?
Acesta este cel mai popular mit. Conform acestei teorii, întregul mecanism al îmbătrânirii se reduce la faptul că celulele care se divizează sunt lipsite de enzima telomeraza, care prelungește capetele cromozomilor (aceste capete se numesc telomeri) și, prin urmare, cu fiecare diviziune, telomerii sunt scurtați cu 50- 100 de perechi de nucleotide ADN. Enzima telomeraza există, iar descoperirea ei a fost distinsă cu Premiul Nobel în 2009. Iar fenomenul de scurtare a cromozomilor în celulele în diviziune lipsite de telomerază este, de asemenea, fără îndoială (deși se datorează unui motiv ușor diferit de cel subliniat de autorul teoriei telomerilor, Alexey Olovnikov). Dar a reduce îmbătrânirea la acest fenomen este același lucru cu înlocuirea celei mai complexe partituri simfonice cu note de bătaie pe o tobă. Nu întâmplător în 2003 A. Olovnikov și-a abandonat public teoria, înlocuind-o cu așa-zisa teorie reumeric (de asemenea, de altfel, indiscutabilă). Dar și astăzi, chiar și în universitățile de medicină, cursurile de biologie prezintă teoria telomerilor drept cea mai recentă realizare a gândirii științifice. Acest lucru este, desigur, absurd.
Un alt exemplu vine din statisticile mortalității. Formula principală pentru această statistică este ecuația Gompertz, propusă în 1825, sau, cu un termen de corecție, ecuația Gompertz-Makem (1860). Aceste ecuații au doi și, respectiv, trei coeficienți, iar valorile coeficienților variază foarte mult între diferitele populații de oameni. Și se dovedește că modificările coeficienților fiecărei ecuații se corelează între ele. Pe baza cărora se formulează modele globale, la nivel mondial: așa-numita corelație Strehler-Mildvan și efectul compensator al mortalității care a înlocuit-o în acest post - ipoteza soților Gavrilov.
Am compilat un mic model pentru o populație condiționată de oameni și cu ajutorul lui m-am convins că toate aceste modele sunt cel mai probabil un artefact. Faptul este că o mică eroare în determinarea unui coeficient creează o abatere bruscă de la valoarea reală a altui coeficient. Și aceasta este percepută (în coordonate semi-logaritmice) ca o corelație semnificativă din punct de vedere biologic și servește ca o promisiune pentru concluzii bine gândite.
- Ești sigur că ai dreptate când vorbești despre artefact?
Desigur că nu! În general, este dăunător pentru oamenii de știință să fie absolut siguri de ceva, deși există o mulțime de astfel de exemple. Dar am făcut tot posibilul să verific contrariul: că corelațiile nu sunt un artefact. Și nu am putut verifica acest lucru opus. Deci, deocamdată, pe baza unei analize personale, foarte modeste ca amploare, am mai multe motive să cred că corelațiile numite sunt încă artificiale. Ele reflectă erorile metodei și nu modelele biologice.
Cum evaluezi afirmațiile conform cărora există un număr mare de organisme care nu îmbătrânesc în natură, iar lista acestora crește de la an la an?
Din păcate, teoriile populare conform cărora există atât celule care nu sunt îmbătrânite, cât și organisme care nu sunt îmbătrânite, nu dispun de dovezi suficiente. Într-adevăr, în fiecare an, cercul animalelor „fără vârstă” se extinde inexorabil. La început acestea erau practic doar organisme unicelulare, apoi li s-au adăugat organisme multicelulare inferioare (hidra, moluște, arici de mare etc.). Și acum au apărut capete fierbinți care „descoperă” anumite specii fără vârstă chiar și printre pești, reptile și păsări. Așa va merge - în curând vor ajunge la mamifere și vor stabili, de exemplu, că nici elefanții nu îmbătrânesc, ci mor pur și simplu din cauza excesului de greutate corporală!
- Ești convins că nu există animale fără vârstă?
Nu sunt convins că nu există astfel de animale (deși sunt înclinat să o fac), dar că nu există nici o singură specie de animal pentru care absența îmbătrânirii să fi fost dovedită cu absolut încredere. În ceea ce privește celulele umane (precum și celulele și alți reprezentanți ai lumii animale), gradul de încredere este poate și mai mare: celulele stem, celulele germinale și chiar celulele tumorale, în principiu, vârsta. Celulele stem au fost considerate indiscutabil fără vârstă, dar acum apar lucrări experimentale care demonstrează contrariul.
- Pe ce se bazează această încredere? Ați efectuat singur experimentele relevante?
În general, cu foarte mult timp în urmă, în 1977-1980, am încercat să abordez problema îmbătrânirii în experimente pe șoareci. Dar rezultatele nu foarte fiabile (deși păreau să confirme ipoteza inițială) au convins că este mai bine să se facă analiză decât să experimenteze. Și iată unul dintre rezultatele acestei analize - conceptul de „Anerem” sau teoria ameiotică a îmbătrânirii. Include șase teze (postulate, dacă doriți), dintre care una (prima) este pur opera mea, iar restul sunt formulate pe baza unor idei deja existente în literatura de specialitate. Și, desigur, este important ca toate aceste teze să formeze o imagine destul de clară în ansamblu.
Deci, conceptul ameiotic, dacă este respectat, exclude posibilitatea existenței atât a celulelor neîmbătrânite în organismele multicelulare, cât și a organismelor neîmbătrânite (începând cu cele unicelulare). În același timp, desigur, sunt conștient că toate tezele conceptului sunt încă ipoteze. Dar ele par mult mai rezonabile decât alte opinii.
Deci, conceptul tău este ca un tester, cu ajutorul căruia poți evalua, relativ vorbind, adevărul anumitor presupuneri? În acest caz, spuneți-ne mai multe despre el.
Voi încerca să fac acest lucru cât mai accesibil posibil. Însuși numele conceptului („Anerem”) este o abreviere pentru cuvintele autocataliza, instabilitate, reparație, meioză. Teza unu. Îți amintești că definiția vieții lui Engels era anterior foarte bine cunoscută: „Viața este modul de existență al corpurilor proteice”? Am revizuit această definiție și am dat-o pe a mea, care a constituit prima teză: „Viața este o metodă de multiplicare autocatalitică a ADN-ului (mai puțin frecvent ARN) în natură”. Aceasta înseamnă că forța motrice din spatele atât apariției vieții, cât și a evoluției sale ulterioare este dorința de nesfârșit a acizilor nucleici de auto-reproducere fără sfârșit. În esență, orice organism este o biomașină îmbunătățită evolutiv, concepută pentru a păstra și multiplica eficient genomul pe care îl conține, urmată de distribuirea eficientă a copiilor sale în mediu.
- Este neobișnuit să te simți ca o biomașină...
Nimic, senzația va trece, dar funcția, scuzați-mă, va rămâne. Teza a doua: „Instabilitatea genomului este un element central al îmbătrânirii”. Exact așa înțeleg cei mai buni oameni de știință din Occident și aici, îmbătrânirea. Faptul este că, cu toate abilitățile lor remarcabile, acizii nucleici sunt susceptibili la efectele dăunătoare ale multor factori - radicali liberi, specii reactive de oxigen etc. Și deși în evoluție s-au creat multe sisteme de protecție (cum ar fi sistemul antioxidant), numeroase daune apar în mod constant în firele de ADN. Pentru a le detecta și corecta, există un alt sistem de protecție – repararea (restaurarea) ADN-ului. Următoarea teză, a treia, este un filtru care filtrează tot ce nu este „îmbătrânit”: „Repararea genomului în celulele mitotice și post-mitotice nu este completă”. Adică, orice sistem de reparare din aceste celule nu asigură corectarea de 100% a tuturor defectelor ADN care apar. Și asta înseamnă natura universală a îmbătrânirii.
- Dar dacă totul și toată lumea îmbătrânește, atunci cum se menține viața pe Pământ?
Ei bine, am devenit interesat de această problemă în 1977. Și am găsit, după cum mi s-a părut, răspunsul meu, deși zac la suprafață. Și 25 de ani mai târziu, în 2002, uitându-mă prin cărțile mele vechi, mi-am dat seama că această ipoteză nu era deloc a mea, dar citisem despre ea cu un an înainte în cartea lui M. M. Vilenchik, am uitat cu bucurie și apoi mi-am amintit, dar am perceput-o. ca a ta. Acestea sunt ciudateniile memoriei. Dar în cele din urmă, esența materiei este cea care contează, nu ambițiile descoperitorului.
Esența este formulată de a patra teză: „Repararea eficientă poate fi realizată numai în meioză (sau în versiunea sa simplificată - endomixis) - în timpul conjugării (fuziunii) cromozomilor.” Toată lumea pare să fi învățat ce este meioza la școală, dar, din păcate, uneori nici studenții noștri la medicină nu știu asta. Permiteți-mi să vă reamintesc: meioza este ultima diviziune dublă în formarea celulelor germinale - spermatozoizi și ovule. Apropo, vă spun un secret: femeile nu formează ouă. În ei, a doua diviziune meiotică (în stadiul de ovocit II - dezvoltarea celulei reproducătoare feminine) nu poate avea loc independent - fără ajutorul unui spermatozoid. Pentru că celula și-a „pierdut” centriolii (corpurile din celula implicate în diviziune) undeva: erau doar acolo (în timpul diviziunii anterioare), dar acum au plecat undeva. Iar fertilizarea ovocitului II este absolut necesară pentru ca spermatozoizii să-și aducă centriolii și să salveze situația. Văd asta ca „lucruri feminine” tipice. Deci a doua diviziune meiotică are loc în cele din urmă, dar celula rezultată nu mai este un ou, ci un zigot.
Ne-am lăsat duși de „lucruri feminine” și nu am clarificat cum se realizează repararea completă a ADN-ului în meioză.
Prima diviziune a meiozei este precedată de o profază foarte lungă: în gametogeneza masculină durează o lună întreagă, iar în gametogeneza feminină durează până la câteva decenii! În acest moment, cromozomii omologi se apropie unul de celălalt și rămân în această stare aproape tot timpul profazei.
În același timp, enzimele sunt puternic activate, tăind și cusând firele de ADN. Se credea că acest lucru era necesar doar pentru încrucișare - schimbul de cromozomi în secțiunile lor, ceea ce crește variabilitatea genetică a speciei. Într-adevăr, genele „tatălui” și „mamei”, care sunt încă distribuite în fiecare pereche de cromozomi omologi (identici din punct de vedere structural) pe diferiți cromozomi, se dovedesc a fi amestecate după trecere.
Dar M. M. Vilenchik, și după el eu, au atras atenția asupra faptului că enzimele de încrucișare sunt foarte asemănătoare cu enzimele de reparare a ADN-ului, în care, prin tăierea zonelor deteriorate, este, de asemenea, necesar să se rupă și să se coasă firele de ADN. Adică, super-repararea ADN-ului are loc probabil simultan cu trecerea. Ne putem imagina alte mecanisme de „reparare” majoră a genelor în timpul meiozei. Într-un fel sau altul, în acest caz, are loc o „întinerire” radicală (mai precis, completă) a celulelor, motiv pentru care celulele germinale mature încep să numere timpul ca de la zero. Dacă ceva nu funcționează, atunci senzorii de auto-monitorizare pentru starea propriului ADN sunt declanșați în celulă și începe procesul de apoptoză - auto-
uciderea celulei.
- Deci, în natură, întinerirea are loc doar în celulele germinale maturizate?
Absolut corect. Dar acest lucru este suficient pentru a asigura nemurirea speciei - pe fondul, vai, al mortalității inevitabile a tuturor indivizilor. La urma urmei, celulele sexuale sunt singurele! - singurul substrat material al organismelor părinte din care se naște o nouă viață - viața urmașilor.
Și faptul că acest mecanism se referă doar la celulele germinale este discutat în cele două teze rămase ale conceptului, care punctează toate i-urile. Teza cinci: „Meioza îmbunătățește starea genomului numai în generațiile ulterioare (mai multe generații deodată în organismele simple și doar una în toate celelalte).” Teza a șasea: „De aici urmează inevitabilitatea îmbătrânirii indivizilor (indivizilor) și nemurirea relativă a speciei în ansamblu.”
- Ce, meioza apare la toate speciile de animale?
Ar trebui să fie prezent la toate speciile de animale - conform conceptului Anerem, dacă se dovedește a fi corect. Într-adevăr, conceptul se bazează pe universalitatea nu numai a îmbătrânirii, ci și a meiozei. Am cercetat temeinic această problemă folosind datele din literatură. Desigur, la animalele suficient de dezvoltate - pești și cele „superioare” - există doar o metodă sexuală de reproducere, care implică și prezența meiozei. În plus, există sectoare uriașe atât ale florei, cât și ale faunei în care sunt comune tipuri mixte de reproducere. Aceasta înseamnă că alternează acte mai mult sau mai puțin prelungite de reproducere asexuată (de exemplu, diviziuni mitotice, sporulare, înmugurire, fragmentare etc.) și acte unice de reproducere sexuală sau cvasisexuală. O caracteristică esențială a procesului cvasisexual (așa-numitul endomix) este că și aici are loc o unire a cromozomilor identici din punct de vedere structural din seturile paternă și maternă (conjugarea cromozomilor omologi), deși nu se termină cu lor. divergenta in celule diferite.
Astfel, cu reproducerea mixtă, mai multe generații de organisme trăiesc, ca și cum ar îmbătrâni treptat (asemănător cu modul în care celulele care se divid mitotic îmbătrânesc la animalele mai complexe), apoi procesul sexual readuce organismele individuale la vârsta „zero” și oferă
oferă o viață confortabilă pentru mai multe generații. În cele din urmă, se crede că o serie de animale simple se reproduc doar asexuat. Dar în legătură cu ele, am încă o îndoială: aceste organisme, într-o serie lungă de reproducere asexuată, nu au văzut ceva asemănător cu meioza sau endomixis (autofertilizarea)?
Se pare că conceptul pe care îl dezvoltați pune capăt tuturor viselor de extindere a vieții umane. La urma urmei, celulele obișnuite (nereproductive) sunt sortite să îmbătrânească și să îmbătrânească?
Nu, nu pun o cruce. În primul rând, pentru că ceea ce este mult mai important pentru noi nu este îmbătrânirea în sine, ci viteza acestui proces. Și puteți influența rata de îmbătrânire prin multe mijloace. Unele dintre ele sunt cunoscute, unii (cum ar fi ionii lui Skulachev) sunt în stadiul de cercetare, unii vor fi descoperiți mai târziu.
În al doilea rând, este posibil ca în timp să fie posibilă inițierea unor procese meiotice în celulele somatice - de exemplu, în celulele stem și nedivizoare. Mă refer la acele procese care restabilesc starea genomului: aceasta este aparent conjugarea cromozomilor omologi, crossing over, sau ceva mai subtil și încă necunoscut. Nu văd niciun motiv pentru care acest lucru ar fi imposibil în principiu. În liniile celulare germinale, meioza este pătrunsă de celule care, în general, au aceeași structură ca multe altele. Mai mult, chiar și după conjugarea cromozomilor, activitatea genelor corespunzătoare rămâne în acestea din urmă. Cu toate acestea, pentru a implementa acest proiect, este necesar să se identifice mai întâi genele responsabile pentru diferitele aspecte ale meiozei și să se stabilească modalități de a le viza. Acesta este, desigur, un proiect foarte fantastic. Cu toate acestea, mare parte din ceea ce avem astăzi nu părea fantastic ieri?!
Meioza apare în celulele organismelor care se reproduc sexual.
Sensul biologic al fenomenului este determinat de un nou set de caracteristici la descendenți.
În această lucrare, vom lua în considerare esența acestui proces și, pentru claritate, o vom prezenta în figură, ne vom uita la succesiunea și durata diviziunii celulelor germinale și vom afla, de asemenea, asemănările și diferențele dintre mitoza si meioza.
Ce este meioza
Un proces însoțit de formarea a patru celule cu un singur cromozom stabilit dintr-unul original.
Informația genetică a fiecărei celule nou formate corespunde cu jumătate din setul de celule somatice.
Fazele meiozei
Diviziunea meiotică implică două etape, formate fiecare din patru faze.
Prima divizie
Include profaza I, metafaza I, anafaza I și telofaza I.
Profaza I
În această etapă, se formează două celule cu jumătate din setul de informații genetice. Profaza primei divizii include mai multe etape. Este precedat de interfaza pre-meiotică, în timpul căreia are loc replicarea ADN-ului.
Apoi are loc condensarea, formarea de filamente lungi și subțiri cu o axă proteică în timpul leptotenului. Acest fir este atașat de membrana nucleară cu ajutorul unor extensii terminale - discuri de atașare. Jumătățile cromozomilor duplicați (cromatide) nu sunt încă distinse. Când sunt examinate, arată ca niște structuri monolitice.
Urmează etapa zigotenului. Omologii fuzionează pentru a forma bivalenți, al căror număr corespunde unui singur număr de cromozomi. Procesul de conjugare (conectare) se realizează între perechi asemănătoare din punct de vedere genetic și morfologic. Mai mult, interacțiunea începe de la capete, răspândindu-se de-a lungul corpurilor cromozomiale. Un complex de omologi legați de o componentă proteică - o bivalentă sau tetradă.
Spiralizarea are loc în timpul etapei de filament gros, pachiten. Aici duplicarea ADN-ului a fost deja complet complet și începe trecerea. Acesta este un schimb de regiuni omoloage. Ca rezultat, se formează gene legate cu informații genetice noi. Transcrierea are loc în paralel. Secțiuni dense de ADN - cromomeri - sunt activate, ceea ce duce la o modificare a structurii cromozomilor, cum ar fi „periile lămpii”.
Cromozomii omologi se condensează, se scurtează și diverg (cu excepția punctelor de legătură - chiasma). Aceasta este o etapă în biologia diplotenului sau dictiotenului. Cromozomii în acest stadiu sunt bogați în ARN, care este sintetizat în aceleași zone. În ceea ce privește proprietățile, acesta din urmă este aproape de informațional.
În cele din urmă, bivalenții se dispersează la periferia nucleului. Acestea din urmă se scurtează, își pierd nucleolii și devin compacte, neasociate cu învelișul nuclear. Acest proces se numește diakineză (tranziția la diviziunea celulară).
Metafaza I
Apoi, bivalenții se deplasează spre axa centrală a celulei. Fusele de diviziune se extind de la fiecare centromer, fiecare centromer este echidistant de ambii poli. Mișcări de amplitudine mică ale firelor le țin în această poziție.
Anafaza I
Cromozomii, formați din două cromatide, se separă. Recombinarea are loc cu scăderea diversității genetice (datorită absenței omologilor în setul de gene situate în loci (regiuni).
Telofaza I
Esența fazei este divergența cromatidelor cu centromerii lor către părți opuse ale celulei. Într-o celulă animală are loc diviziunea citoplasmatică, într-o celulă vegetală are loc formarea unui perete celular.
Divizia a doua
După interfaza primei diviziuni, celula este pregătită pentru a doua etapă.
Profaza II
Cu cât telofaza este mai lungă, cu atât durata profasei este mai scurtă. Cromatidele se aliniază de-a lungul celulei, formând un unghi drept cu axele lor în raport cu firele primei diviziuni meiotice. În această etapă, se scurtează și se îngroașă, iar nucleolii suferă dezintegrare.
Metafaza II
Centromerii sunt din nou localizați în planul ecuatorial.
Anafaza II
Cromatidele se separă unele de altele, îndreptându-se spre poli. Acum se numesc cromozomi.
Telofaza II
Despiralizarea, întinderea cromozomilor formați, dispariția fusului, dublarea centriolilor. Nucleul haploid este înconjurat de o membrană nucleară. Se formează patru celule noi.
Tabel de comparație între mitoză și meioză
Caracteristicile și diferențele sunt prezentate pe scurt și clar în tabel.
| Caracteristici | Diviziune meiotică | Diviziunea mitotică |
| Numărul de diviziuni | realizat în două etape | realizat într-o singură etapă |
| Metafaza | după duplicare, cromozomii sunt aranjați în perechi de-a lungul axei centrale a celulei | după duplicare, cromozomii sunt localizați individual de-a lungul axei centrale a celulei |
| Fuziune | Există | Nu |
| Trecere peste | Există | Nu |
| Interfaza | fără duplicare ADN în interfaza II | Dublarea ADN-ului are loc înainte de divizare |
| Rezultatul diviziunii | gameti | somatic |
| Localizare | în gameţi în curs de maturizare | în celulele somatice |
| Calea de redare | sexual | asexuat |
Datele prezentate sunt o diagramă a diferențelor, iar asemănările se reduc la aceleași faze, reduplicarea ADN-ului și helicoidalizarea înainte de începerea ciclului celular.
Semnificația biologică a meiozei
Care este rolul meiozei:
- Oferă noi combinații de gene datorită încrucișării.
- Sprijină variabilitatea combinativă. Meioza este o sursă de noi trăsături într-o populație.
- Menține un număr constant de cromozomi.
Concluzie
Meioza este un proces biologic complex în timpul căruia se formează patru celule, cu noi caracteristici obținute ca urmare a încrucișării.
Meioză- o metodă de diviziune indirectă a celulelor germinale primare (2p2s), înîn urma cărora se formează celule haploide (lnlc), cel mai adesea celule sexuale.
Spre deosebire de mitoză, meioza constă din două diviziuni celulare succesive, fiecare dintre acestea fiind precedată de interfaza (Fig. 2.53). Prima diviziune a meiozei (meioza I) se numește reducționist, deoarece în acest caz numărul de cromozomi este redus la jumătate, iar a doua diviziune (meioza II) -ecuațional,întrucât în procesul său se păstrează numărul de cromozomi (vezi Tabelul 2.5).
Interfaza I decurge ca interfaza mitozei. Meioza I este împărțit în patru faze: profaza I, metafaza I, anafaza I și telofaza I. B profaza I Au loc două procese importante - conjugarea și încrucișarea. Conjugare- Acesta este procesul de fuziune a cromozomilor omologi (pereche) pe toată lungimea. Perechile de cromozomi formate în timpul conjugării sunt păstrate până la sfârșitul metafazei I.
Trecere peste- schimb reciproc de regiuni omoloage ale cromozomilor omologi (Fig. 2.54). Ca urmare a încrucișării, cromozomii primiți de organism de la ambii părinți dobândesc noi combinații de gene, ceea ce provoacă apariția unor descendenți diversi din punct de vedere genetic. La sfârşitul profezei I, ca şi în profaza mitozei, nucleolul dispare, centriolii diverg către polii celulei, iar membrana nucleară se dezintegrează.
ÎNmetafaza I perechile de cromozomi se aliniază de-a lungul ecuatorului celulei, iar microtubulii fusului sunt atașați de centromerii lor.
ÎN anafaza I Cromozomi omologi întregi, formați din două cromatide, diverg către poli.
ÎN telofaza I Membranele nucleare se formează în jurul unor grupuri de cromozomi la polii celulei și se formează nucleoli.
Citokineza I asigură separarea citoplasmelor celulelor fiice.
Celulele fiice (1n2c) formate ca urmare a meiozei I sunt eterogene din punct de vedere genetic, deoarece cromozomii lor, dispersați aleatoriu în polii celulei, conțin gene diferite.
Interfaza II foarte scurt, deoarece dublarea ADN-ului nu are loc în el, adică nu există perioadă S.
Meioza II de asemenea, împărțit în patru faze: profaza II, metafaza II, anafaza II și telofaza II. ÎN profaza II au loc aceleași procese ca și în profaza I, cu excepția conjugării și a încrucișării.
ÎN metafaza II cromozomii sunt localizați de-a lungul ecuatorului celulei.
ÎN anafaza II cromozomii sunt divizați la centromeri și cromatidele sunt întinse spre poli.
ÎN telofaza II Membranele nucleare și nucleolii se formează în jurul unor grupuri de cromozomi fiice.
După citokineza II formula genetică a tuturor celor patru celule fiice - 1n1c, cu toate acestea, toate au un set diferit de gene, care este rezultatul încrucișării și al combinației aleatorii de cromozomi ai organismelor materne și paterne din celulele fiice.
