Semua orang tahu bahawa dengan pembiakan seksual, organisma baharu timbul hasil daripada gabungan dua gamet (sel seks). Gametogenesis, atau pembentukan sel generatif, berlaku melalui bahagian tertentu yang dipanggil meiosis. Apakah intipati proses ini, apakah peringkatnya, kami akan memberitahu dalam artikel ini.
Sedikit pengetahuan am
Bagi kebanyakan organisma heteroseksual di planet kita, pembiakan seksual adalah ciri. Dalam kes ini, gamet mempunyai set separuh kromosom, yang dipanggil haploid (n). Hasil daripada gabungan gamet, zigot terbentuk, di mana diploid dipulihkan, dan set kromosom ditetapkan 2n, yang merupakan intipati meiosis (secara ringkas).
Sebagai contoh, Drosophila (lalat buah) hanya mempunyai 4 kromosom - ini ialah set diploid. Gamet dalam nukleusnya hanya mempunyai 2 kromosom. Pada manusia, dalam setiap sel dalam nukleus terdapat 46 kromosom, dan dalam gamet (telur dan sperma) - 23 setiap satu.
Tetapipemulihan diploid semasa pembiakan seksual hanyalah sebahagian kecil daripada intipati meiosis.
Kromosom dan kromatid
Untuk memahami bahan berikut, adalah penting untuk memahami perbezaan antara keduanya.
Kromosom (nama n digunakan) dipanggil pembawa bahan genetik, tetapi secara ringkasnya ini adalah molekul DNA (asid deoksiribonukleik), membiak berpilin dan terletak di dalam nukleus sel eukariotik (mempunyai nukleus dengan sarung membran) organisma. Dalam bentuk yang kita biasa melihatnya dalam buku teks dan buku rujukan (foto di atas menunjukkan kromosom manusia), ia menjadi ketara hanya semasa interfasa, sebelum pembahagian sel, apabila ia telah meningkat dua kali ganda.
Tetapi kromatid (ditandakan dengan) - ini hanyalah bahagian struktur kromosom, yang telah pun melalui proses replikasi (penggandaan) dalam interfasa sebelum pembahagian sel. Kromatid ialah salah satu daripada dua salinan DNA yang disambungkan pada masa ini dengan penyempitan khas (centromere).
Selagi dua kromatid disambungkan oleh sentromer, mereka dipanggil kromatid saudara. Dan hanya semasa pembahagian sel secara seksual (meiosis) mereka memisahkan dan mewakili unit bebas bahan keturunan, dan jika persilangan berlaku di antara mereka (lebih lanjut mengenainya kemudian), maka mereka mengalami perubahan dalam urutan gen.
Semua kromosom berbeza dalam bentuk dan saiz dalam satu pasangan homolog (sama). Seluruh set kromosom dalam sel spesies yang sama dipanggil karyotype. Jadi, pada manusia, karyotype ialah 46 kromosom,yang mana 22 pasangan adalah homolog atau autosom, dan 23 pasangan adalah kromosom seks (X dan Y). Dalam gamet manusia (sperma dan telur) terdapat setengah set (haploid) kromosom - 23 autosom dan 1 kromosom seks (X atau Y).
Hanya meiosis menyediakan set sedemikian dalam gamet.
Pembahagian sel khas
Pembahagian spesifik dengan pembentukan sel kuman - meiosis (dari perkataan Yunani Μείωσις, yang bermaksud pengurangan) ialah satu set dua pembahagian sel berturut-turut, akibatnya nukleus membahagi dua kali, dan kromosom hanya sekali. Disebabkan ini, terdapat penurunan (pengurangan) set kromosom dalam gamet sebanyak separuh, yang, apabila mereka bergabung, memulihkan diploid zigot. Ini adalah kepentingan biologinya.
Meiosis (fasa-fasanya) dalam semua organisma hidup berlaku dengan cara yang sama:
- Pembahagian pertama (pengurangan), selepas itu bilangan kromosom dibelah dua.
- Pembahagian kedua (persamaan) berlaku sebagai pembahagian mudah (mitosis). Ia juga dipanggil meratakan.
Pembahagian meiotik pertama
Semasa penyediaan sel untuk pembahagian (interphase) dalam nukleus, bilangan kromosom berganda (terdapat 4 n), yang tipikal untuk sel yang membahagi dengan pembahagian mudah (mitosis). Dalam sel-sel prekursor gamet (pada manusia, spermatosit dan oosit), penggandaan seperti itu tidak berlaku dalam interfasa, dan sel memulakan meiosis dengan set kromosom 2n dan berlalu.langkah berikut:
- Profasa I. Pada peringkat ini, kromosom menjadi lebih tumpat dan rapat. Konjugasi (melekatan) kromosom homolog (sepasang) berlaku, semasa persilangan berlaku. Proses ini adalah ciri hanya untuk meiosis (apakah intipatinya, kami akan menerangkan di bawah). Kemudian kromosom dipisahkan, cangkerang nukleus sel dimusnahkan, dan gelendong pembahagian mula terbentuk.
- Metafase I. Gentian gelendong melekat pada sentromer kromosom, dan ia sendiri terletak di sepanjang khatulistiwa bahagian bertentangan antara satu sama lain, dan tidak sepanjang garis yang sama (seperti dalam mitosis).
- Anafasa I. Benang gelendong meregangkan kromosom ke kutub. Secara ringkas, makna dan intipati meiosis terletak pada fasa pembahagian ini - kutub mempunyai n kromosom.
- Telofase I. Pada peringkat ini, sampul nuklear terbentuk. Pada haiwan dan sesetengah tumbuhan, pembahagian sitoplasma selanjutnya berlaku dan dua sel anak terbentuk.
Sel yang terbentuk memasuki fasa antara, yang sama ada sangat pendek atau tiada.
Pembahagian meiotik kedua
Meiosis II mempunyai fasa yang sama:
- Profasa II. Kromosom menjadi lebih padat, membran nuklear hilang, dan gelendong pembelahan mula muncul (gambar di atas).
- Semasa metafasa II, pembentukan gelendong berterusan, dan kromosom terletak di sepanjang khatulistiwa bahagian.
- Anafasa II. Kromosom diregangkan ke kutub sel (gambar di bawah).
- Telofasa II. Membran nuklear terbentuk, sitoplasma dibahagikan antaradua sel.
Dengan pembahagian ini, bilangan kromosom tidak berubah, tetapi setiap daripadanya hanya terdiri daripada satu kromatid (unit struktur). Ini adalah intipati meiosis II. Sel terbentuk dengan set kromosom haploid dalam setiap (n).
Kepentingan biologi meiosis
Apa itu, ia sudah jelas:
- Meiosis ialah mekanisme sempurna yang memastikan ketekalan karyotype (bilangan kromosom) spesies yang wujud dalam pembiakan seksual.
- Disebabkan oleh dua pembahagian meiosis yang berturut-turut, bilangan kromosom dalam gamet menjadi haploid dan menjadi logik untuk memulihkan diploid apabila mereka bergabung (menyuburkan) dengan pembentukan zigot dengan kariotip diploid asal.
- Meiosislah yang menyediakan sifat organisma seperti kebolehubahan. Dalam profasa I - kerana persilangan, dan dalam anafasa I - disebabkan oleh fakta bahawa kromosom homolog dengan gen berbeza boleh berakhir dalam gamet yang berbeza.
Apakah itu Crossover
Mari kita kembali ke profase I meiosis. Pada masa ini, apabila kromosom homolog telah menghampiri dan hampir melekat bersama, pertukaran antara mereka dari mana-mana tapak boleh berlaku. Pertukaran inilah yang dipanggil crossing over, yang secara literal diterjemahkan daripada bahasa Inggeris (crossing over) bermaksud lintasan atau lintasan.
Dengan kata lain, satu bahagian kromosom boleh bertukar tempat dengan bahagian yang sama kromosom lain daripada pasangan yang sama. Mekanisme ini menyediakan kebolehubahan genetik rekombinatif organisma. mengesotgen membawa kepada peningkatan biodiversiti dalam satu spesies.
Kitaran hidup dan meiosis
Bergantung pada peringkat mana kitaran hayat meiosis berlaku, terdapat tiga jenis meiosis dalam biologi:
- Awal (zigot) berlaku sejurus selepas persenyawaan dalam zigot. Jenis meiosis ini adalah tipikal untuk organisma dengan dominasi fasa haploid dalam kitaran hayat. Ini adalah kulat (ascomycetes dan basidomycetes), beberapa alga (chlamydomonas), protozoa (sporozoa).
- Meiosis pertengahan (spora) berlaku semasa pembentukan spora dalam organisma dengan selang-seli seragam bentuk diploid dan haploid. Ini adalah spora yang lebih tinggi (lumut, lumut kelab, ekor kuda, pakis), gimnosperma dan angiosperma. Antara haiwan, jenis meiosis ini adalah ciri foraminifera protozoa laut.
- Meiosis akhir (gametik) wujud dalam semua haiwan multiselular, rumpai laut fucus dan beberapa protozoa (ciliates). Dalam organisma ini, fasa diploid mendominasi dalam kitaran hayat, dan hanya gamet yang mempunyai set kromosom haploid.
Ringkaskan
Pelajar membiasakan diri dengan intipati meiosis pada gred 6 apabila mempelajari protozoa, alga, dan beralih kepada kajian biologi tumbuhan. Konsep utama biologi am dan mekanisme pembentukan sel kuman (gamet) membolehkan kita memahami persamaan semua kehidupan di planet kita, untuk memahami pelbagai kitaran hidup tumbuhan dan haiwan.
Selain itu, ia adalah meiosis yang sepatutnyaberterima kasih atas kepelbagaian intraspesifik spesies biologi Homo sapiens. Semasa pengajian biologi dalam kelas seterusnya, pelajar terus mempelajari fasa pembahagian seksual, dan apabila mereka membiasakan diri dengan genetik, undang-undang keturunan dan kebolehubahan.
Mengkaji mekanisme pelbagai pembahagian sel membolehkan kita memahami keunikan dan kesesuaian undang-undang alam, yang telah terbentuk selama berbilion tahun evolusi pada satu planet sistem suria. Dan kami bertuah kerana dilahirkan di atasnya.
