Hujayraning bolinishi mitoz va uning fazalari

HUJAYRANING BOLINISHI MITOZ VA UNING FAZALARI

Siz bilganingizdek, mitoz - bu hujayra ko'payish tsiklining bir qismi bo'lib, natijada genetik jihatdan asl ota -ona yadrosi bilan bir xil bo'lgan qizaloq yadrolari paydo bo'ladi. Mitozda ota va ona yadrolari bir xil ploidlik darajasida bo'ladi - ko'pchilik o'simliklar va hayvonlar uchun diploid. Ko'pgina bir hujayrali organizmlar va bir nechta ko'p hujayrali organizmlar mitoz orqali o'zlarining genetik jihatdan bir xil klonlarini ishlab chiqarishlari mumkin bo'lsa-da, ko'plab bir hujayrali organizmlar va ko'p hujayrali organizmlar boshqa usul yordamida muntazam ravishda ko'payadilar: meioz. Jinsiy ko'payish, xususan, meioz va urug'lanish naslga o'zgaruvchanlikni keltirib chiqaradi, bu jinsiy ko'payishning evolyutsion muvaffaqiyatini hisobga olishi mumkin. Ko'p hujayrali va bir hujayrali eukaryotik organizmlarning aksariyati ko'payish uchun mayoz va urug'lantirishning bir turini ishlatishi mumkin yoki kerak.

Meiozda mitoz bilan bir xil mexanizmlar qo'llaniladi. Shu bilan birga, boshlang'ich yadro har doim diploid bo'lib, hujayra mayozining bo'linishidan kelib chiqadigan yadrolar haploiddir. Xromosoma sonining bu qisqarishiga erishish uchun meioz bir tur xromosoma duplikatsiyasi va ikkita yadro bo'linishidan iborat.

Har bir bo'linish bosqichida sodir bo'ladigan hodisalar mitoz hodisalariga o'xshash bo'lgani uchun, xuddi shu bosqich nomlari beriladi. Biroq, bo'linishning ikkita bosqichi borligi sababli, asosiy jarayon va bosqichlar "I" yoki "II" bilan belgilanadi. Shunday qilib, meioz I meiotik bo'linishning birinchi bosqichi bo'lib, profaza I, prometafaza I va boshqalardan iborat. Meyoz II, mayoz bo'linishning ikkinchi bosqichi sodir bo'ladigan, II profil, II prometafaza va boshqalarni o'z ichiga oladi.

Meyoz: funktsiyasi va meyoz bosqichlari

Meyoz - bu jinsiy yo'l bilan ko'payadigan organizmlar o'rtasida asosiy ahamiyatga ega bo'lgan yadroviy bo'linish shakli.

Meyozni hujayra va genetik asosda chuqur muhokama qilish ushbu kitobning doirasiga kirmaydi, bu kabi munozaralar odatda genetika darsliklarida batafsil ko'rib chiqiladi.

Biroq, to'liqlik uchun biz ba'zi asosiy meiotik hodisalarni va ularning oqibatlarini ko'rib chiqamiz. Meyoz eukaryotik organizmlarda uchraydi, ularning hujayralarida xromosomalarning diploid soni (2n) bor.

Diploid "har qanday xromosomada mavjud bo'lgan genetik ma'lumotni yadroning ikkinchi xromosomasida bir xil (yoki biroz o'zgartirilgan) shaklda topish mumkin" ma'nosida "juftlik" degan ma'noni anglatadi. Bunday juftlarni tashkil etuvchi ikkita xromosoma gomologik deyiladi.

Inson hujayralarida 46 xromosoma yoki 23 homolog juft (ya'ni, odamlarda w = 23) mavjud. Urug'lantirish paytida hosil bo'lgan zigotaning 46 ta xromosomalari erkak va ayol ota-onalarning sperma va tuxum hujayrasidan teng ravishda olinadi.

Bu gametlarning har biri har bir homolog juftining bittadan a'zosiga hissa qo'shadi. Zigota hosil bo'lgach, mitoz natijasida butun organizmni tashkil etuvchi milliardlab hujayralar hosil bo'ladi. Spermatozoidlar va tuxum hujayralarida har bir juft homologdan bittagina a'zo bo'lganligi uchun ular gaploid deyiladi. Aynan meioz gaploid hujayralarni hosil qiladi, bu jarayon reproduktiv to'qimalarda (ya'ni, tuxumdonlar va moyaklar) cheklangan.

Meyoz paytida yadroning takrorlangan xromosomalari to'rtta qiz yadrolari o'rtasida taqsimlanadi, har bir yadro diploid hujayraning xromosomalari sonining yarmini oladi. Hosil bo'lgan hujayra yadrolari xromosomalarning diploid sonining atigi yarmini o'z ichiga olgan bo'lsa -da, xromosomalar to'plami genetik jihatdan to'liqdir, chunki har bir yadro har bir juft gomologik xromosomaning bir a'zosiga ega bo'ladi.

Gomologik xromosomalar anafazada tasodifiy ravishda to'planadi va bu qisman jinsiy ko'payadigan organizmlarni tavsiflovchi irsiy o'zgaruvchanlikni hisobga oladi. Qo'shimcha genetik o'zgaruvchanlik birinchi yadro bo'linishining profilaktikasi jarayonida krossingover deb ataladigan jarayon orqali sodir bo'ladi. Tasodifiy assortiment va kesishishning genetik oqibatlari genetik kurslarning asosiy mavzulari hisoblanadi.

Meyozning turli bosqichlarini quyidagicha umumlashtirish mumkin:

1. Leptoten bosqichi (leptonema):

Xromatinning kondensatsiyasi boshlanganda xromosomalar ko'rinadigan bo'ladi, har bir xromosoma ikkita xromatiddan iborat ekanligini ko'rish mumkin.

2. Zigoten bosqichi (zigonema):

Gomologik xromosomalar yonma-yon joylashganki, allel genlar (ya'ni o'xshash yoki o'xshash funktsiyali kodlovchi mahsulotlar) bir-biriga yaqin joylashgan. Bu hodisa sinaps deb ataladi. Ikki sinapslangan va takrorlangan gomologik xromosomalardan tashkil topgan birlik bivalent deyiladi. Sinapsis rivojlanib borgan sari, gomologlarni ajratib turadigan tor maydonning bir yoki bir nechta nuqtalarida har bir tetradaning qo'shni, opa-singil bo'lmagan xromatidlarini birlashtiruvchi oqsilli ramka hosil bo'ladi.

Aynan shu sinaptonemal komplekslar hududida krossingover sodir bo'ladi. O'tish yoki xiazma shakllanishi ikkita opa-singil bo'lmagan xromatidlarning tegishli pozitsiyalarida DNKning endonukleazalari bilan bo'linishi, so'ngra gomologik iplarning bo'sh uchlarini qayta joylashtirish va qo'shilishidan kelib chiqadi (tafsilotlar uchun 20-23-rasmga qarang). O'tish natijasida gomologik xromosomalarda yangi gen kombinatsiyalari paydo bo'ladi.

3. Pakiten bosqichi (paxinema):

Bu bosqichda kondensatsiya davom etar ekan, xromatidlar ajralib turadi.

4. Diploten bosqichi (diplonema):

Diploten bosqichi juftlashgan homolog xromosomalarning ajralishi bilan tavsiflanadi, bundan tashqari, chiasmata hosil bo'ladigan nuqtalar bundan mustasno.

Diakinez I profazani tugatadi. Ushbu bosqichda xromosoma kondensatsiyasi tugallanadi.

Bu bosqichda mil apparati mitozda bo'lgani kabi shakllanadi va bivalentslar ekvatorial plastinkada tekislanadi. Gomologik xromosomalarning sentromeralari hujayraning qarama-qarshi qutblaridan kelib chiqqan shpindel tolalariga birikadi.

Har bir tetradagi gomologik xromosomalar (lekin singil xromatidlar emas) bir -biridan ajralib, milning qarama -qarshi qutblariga o'tadilar.

Telofaza I birinchi meiotik bo'linishni xulosaga keltiradi, chunki ajratilgan homologlar o'z qutblarida to'planib, ikkita yadroviy hududni ajratib turadi. Ko'pchilik organizmlarda yangi yadroviy konvert hosil bo'ladi va xromosomalarning bir oz kondensatsiyasi sodir bo'ladi.

Interkinez (yoki interfaza):

Interkinez - bu telofazaning oxiri II va profazaning boshlanishi orasidagi davr. Bu davr odatda ancha qisqa. Birinchi mayoz bo'linish tomonidan ishlab chiqarilgan ikkita yadroning DNKi interkinez paytida replikatsiya bilan shug'ullanmaydi.

Meiotik bo'linma II:

Bu fazani xarakterlovchi hodisalar mitotik profilaktika fazasiga o'xshaydi, garchi har bir hujayra yadrosi I profilaktika fazasida hujayra sifatida xromosomalar sonining atigi yarmiga ega, ya'ni yadro allaqachon haploiddir. Har bir xromosoma I profilidan oldin hosil bo'lgan ikkita opa-singil xromatidlardan iborat bo'lib qoladi.

Bu bosqichda sodir bo'ladigan hodisalar mitotik metafazadagi hodisalarga o'xshaydi. Juft xromatidlar milning markaziga ko'chib o'tadi va u erda milning mikrotubulalariga biriktiriladi.

Ushbu fazada sodir bo'ladigan hodisalar mitotik anafazadagi hodisalarga o'xshaydi, lekin meyozning I anafazasidan farq qiladi. II anafazada singil xromatidlar bir -biridan ajralib, milning qarama -qarshi qutblariga tortiladi. (Esingizda bo'lsin, opa-singil xromatidlar I anafazada ajralmaydi.)

Bu bosqichda sodir bo'ladigan hodisalar mitotik telofazadagi hodisalarga o'xshaydi. Ajratilgan xromosoma guruhlari yangi rivojlanayotgan yadro konvertiga o'raladi va dekondensatsiyaga kirishadi. Meyoz to'rt hujayradan iborat bo'lib, ularning har birida haploid sonli xromosomalar mavjud. Ko'pgina yuqori hayvonlarda va ba'zi o'simliklarda urg'ochi reproduktiv to'qimalarda meioz sitoplazmaning notekis bo'linishi bilan kechadi, bu holda telofaza I paytida hosil bo'lgan ikkita hujayradan biri qutbsiz tanadir va II profilga kira olmaydi (2 -rasm). 20-24).

Ba'zi organizmlarda (masalan, odamlarda) qutb tanasi meiozni yakunlaydi, ammo telofaza II davrida hosil bo'lgan ikkita kichik qutb tanasi ham xuddi shunday ishlamaydi. I telofaza paytida hosil bo'lgan katta hujayraning ikkinchi mayoz bo'linishi ham teng emas va qo'shimcha qutbli tanani hosil qiladi. Erkaklarning reproduktiv to'qimalarida spermatozoidlar ishlab chiqarilganda, sitoplazmaning bo'linishi teng, lekin funktsional, bayroqli spermatozoidlar paydo bo'lishidan oldin, meioz tomonidan ishlab chiqarilgan to'rtta sferik gaploid spermatidlarning ajoyib sitoplazmatik farqlanishi talab qilinadi (20-24-rasm).

10.5: Meioz bosqichlari - Biologiya
Uchinchi birlik. Hayotning uzluksizligi

9.3. Meyozning bosqichlari

Keling, mayoz jarayonini batafsil ko'rib chiqaylik. Meyoz hujayralarning bo'linishining ikki turidan iborat bo'lib, ular Meyoz I va Meyoz II deb ataladi, ular to'rtta haploid hujayralarni hosil qiladi. Xuddi mitozda bo'lgani kabi, xromosomalar ham meozis boshlanishidan oldin, interfaaz deb ataladigan davrda ko'paygan. Meyoz I deb ataladigan meyozning ikkita bo'linmasidan birinchisi (meyoz I asosiy biologik jarayon rasmining tashqi doirasida yuz sahifasida ko'rsatilgan) har bir xromosomaning ikkita versiyasini (homolog xromosomalar yoki homologlar) ajratish uchun xizmat qiladi. ikkinchi bo'linma, meioz II (ichki doira) har bir versiyaning opa -xromatidlar deb nomlangan ikkita nusxasini ajratishga xizmat qiladi. Shunday qilib, meyoz tugagach, bitta diploid hujayra sifatida boshlangan narsa to'rtta haploid hujayraga aylanadi. DNKning bitta replikatsiyasi, lekin ikkita hujayra bo'linishi bo'lgani uchun, bu jarayon xromosomalar sonini yarmiga kamaytiradi.

Meioz I an'anaviy ravishda to'rt bosqichga bo'linadi:

1. Profaza I. Har bir xromosomaning ikkita varianti (ikki gomolog) juftlashadi va segmentlar almashadi.

2. Metafaza I. Xromosomalar markaziy tekislikda tekislanadi.

3. Anafaza I. Ikkala singlisi xromatidlari biriktirilgan bitta homolog hujayra qutbiga, boshqa gomolog esa qarama -qarshi qutbga o'tadi.

4. Telofaza I. Alohida xromosomalar ikkala qutbning har birida to'planadi.

Profaz I -da, birinchi navbatda, yorug'lik mikroskopi bilan qaralganda, individual xromosomalar ko'rinadi, chunki ularning DNKlari tobora qattiqroq o'raladi. Xromosomalar (DNK) meioz boshlanishidan oldin replikatsiya qilinganligi sababli, ipga o'xshash xromosomalarning har biri uzunligi bo'yicha bog'langan ikkita opa -singil xromatiddan iborat (singil xromatidlar birlashishi deb ataladigan jarayonda kozesin oqsillari bilan biriktirilgan) va ularning sentromeralarida birlashgan. mitozda bo'lgani kabi. Biroq, endi meioz mitozdan farq qila boshlaydi. I profilaktika paytida, 9.5 -rasmda ko'rinib turganidek, ikkita gomologik xromosomalar bir -biriga jismoniy tegib turadi. Aynan mana shu vaqtda, kesib o'tish deb nomlangan jarayon boshlanadi, bunda gomologik xromosomalarning ikkita bo'lmagan xromatidlari o'rtasida DNK almashinadi. Xromosomalar haqiqatda ham birodar bo'lmagan xromatidalarda bir joyda parchalanadi va xromosomalar bo'limlari homolog xromosomalar o'rtasida almashinib, ona xromosomasining bir qismi (yashil bo'limlar) va ota xromosomasining bir qismi (binafsha bo'limlar) bo'lgan gibrid xromosoma hosil qiladi. Ikki element gomologik xromosomalarni bir -biriga bog'lab turadi: (1) opa -singil xromatidlar orasidagi birlashma va (2) nodavlat xromatidlar (gomologlar) o'rtasidagi o'zaro bog'liqlik. Profazani kechiktirganda, yadroviy konvert tarqaladi.

O'tish paytida, har bir xromosomaning ikkita gomologi qismlarni almashadi. Krossing-over jarayonida yonma-yon joylashgan qardosh bo'lmagan xromatidlar xromosoma qo'llari yoki segmentlarini almashadilar.

I metafazada mil apparati shakllanadi, lekin gomologlar o'zaro kesishgan holda bir-biriga yaqin joylashganligi uchun mil tolalari har sentromeraning faqat tashqi tomonga qaragan kinetoxoriga biriktirilishi mumkin. Gomologlarning har bir jufti uchun metafaza plastinkasidagi yo'nalish tasodifiydir, qaysi gomolog qaysi qutb tasodifiy bo'lsa. Karta kartalarini aralashtirish singari, ko'plab kombinatsiyalar mumkin - aslida 2 ta xromosoma juftlari soniga teng. Misol uchun, uchta xromosoma juftiga ega bo'lgan faraziy hujayrada sakkizta mumkin bo'lgan yo'nalish mavjud (2 3). Har bir orientatsiya ota-ona xromosomalarining turli kombinatsiyalariga ega gametalarga olib keladi. Bu jarayon mustaqil assortiment deb ataladi. 9.6-rasmdagi xromosomalar metafaza plastinkasi bo'ylab joylashgan, ammo ona xromosomasi (yashil xromosomalar) plastinkaning o'ng yoki chap tomonida joylashganligi mutlaqo tasodifiydir.

9.6 -rasm. Mustaqil assortiment.

Mustaqil assortiment metafaza plastinkasida xromosomalarning yo'nalishi tasodifiy bo'lgani uchun paydo bo'ladi. Bu erda gipotetik hujayradagi xromosomalarning to'rtta mumkin bo'lgan yo'nalishi ko'rsatilgan. Ko'p mumkin bo'lgan yo'nalishlarning har biri ota-ona xromosomalarining turli kombinatsiyalariga ega gametalarga olib keladi.

Anafaza Ida shpindel biriktirilishi tugallanadi va gomologlar bir-biridan ajralib, qarama-qarshi qutblar tomon harakatlanadi. Opa -singil xromatidlari bu bosqichda ajralmaydi. Shpindel ekvatori bo'ylab orientatsiya tasodifiy bo'lganligi sababli, qutb har bir juft gomologdan oladigan xromosoma ham barcha xromosoma juftlariga nisbatan tasodifiydir. Anafaza I oxirida har bir qutbda meyoz boshlanganda hujayradagi xromosomalar soni ikki baravar ko'p bo'ladi. Esda tutingki, xromosomalar meyoz boshlanishidan oldin replikatsiya qilingan va shu tariqa ikkita opa-singil xromatidni o'z ichiga olgan, ammo opa-singil xromatidlar alohida xromosomalar sifatida hisoblanmaydi. Mitozda bo'lgani kabi, xromosomalar sonini aniqlash uchun sentromeralar sonini hisoblang.

I telofazada xromosomalar o'z qutblarida to'planib, ikkita xromosoma klasterini hosil qiladi. O'zgaruvchan uzunlik oralig'idan so'ng, mayoz II paydo bo'ladi, bunda opa -singil xromatidalari mitozdagi kabi ajralib chiqadi. Oldingi sahifadagi asosiy biologik jarayon rasmida ko'rsatilganidek, meiozni ketma-ket ikkita tsikl deb hisoblash mumkin. Tashqi tsiklda mayoz I fazasi, ichki tsiklda esa keyingi mayoz II fazalari bor.

Qisqa interfazadan so'ng, DNK sintezi bo'lmaydi, ikkinchi mayoz bo'linishi boshlanadi. Meyoz II oddiygina mitotik bo'linish bo'lib, I meiozning mahsulotlarini o'z ichiga oladi, bundan mustasno, singlisi xromatidlar genetik jihatdan bir xil emas, chunki ular mitozda bo'lgani kabi, krossingover. Siz buni 9.7 -rasmga qarab ko'rishingiz mumkin, bu erda opa -singil xromatidlarining qo'llarida ikki xil rang bor. Anafaza I oxirida har bir qutbda xromosomalarning gaploid komplementi mavjud bo'lib, ularning har biri hali ham sentromerada biriktirilgan ikkita singlisi xromatiddan iborat. Meyoz I singari, meyoz II to'rt bosqichga bo'linadi:

1. Profaza II. Hujayraning ikkita qutbida xromosomalar klasterlari II qisqa profazaga kiradi, bu erda yangi mil paydo bo'ladi.

2. II metafaza. II metafazada mil tolalari sentromeralarning har ikki tomoniga bog'lanadi va xromosomalar markaziy tekislik bo'ylab tiziladi.

3. Anafaza II. Shpindel tolalari qisqaradi, sentromeralarni bo'linadi va singil xromatidalarni qarama-qarshi qutblarga o'tkazadi.

4. Telofaza II. Nihoyat, yadro qobig'i to'rtta qiz xromosomalari atrofida qayta shakllanadi.