Innehåll
- Cellavdelning och enkla eukaryoter
- Cellavdelning och mer komplexa eukaryoter
- Kromosomer och reduktion
- Kromosom matematik och genetiska störningar
- Faser av Meios
- Vad händer under meios jag?
- Vad händer i Meiosis II, Prophase II?
- Vad händer i Meiosis II, Metaphase II?
- Vad händer i Meiosis II, Anaphase II?
- Vad händer i Meiosis II, Telophase II?
- När inträffar meios hos människor?
- Vänta, va? Stoppa och starta Meios
När du hör uttrycket sexuell reproduktion kanske du inte omedelbart föreställer celldelning (såvida du inte redan är en cellbiologisk förmiddag). Men en specifik typ av celldelning heter meios är avgörande för att sexuell reproduktion ska fungera eftersom det skapar könsdelar eller könsceller som är lämpliga för denna typ av reproduktion.
Forskare och naturlärare kallar ibland för meios reduktionsdelning. Detta beror på att bakteriecellerna som är avsedda att bli gamet måste minska deras antal kromosomer innan de dela upp att producera dessa könsceller, såsom spermier eller äggceller hos människor eller sporerceller i växter.
Denna reduktionsdelning upprätthåller rätt antal kromosomer från en generation till nästa och säkerställer också genetisk mångfald för avkomman.
Cellavdelning och enkla eukaryoter
Celldelning, som inkluderar både mitos och meios, möjliggör helt enkelt a modercell att dela upp i två (eller fler) dotterceller. Denna uppdelning gör det möjligt för celler att reproducera sig, antingen sexuellt eller asexuellt.
Encelliga eukaryota organismer, såsom amebor och jäst, använder mitos för att dela upp i dotterceller som är identiska med modercellen under asexuell reproduktion. Eftersom dessa dotterceller är exakta kopior av modercellen är den genetiska mångfalden minimal.
Relaterat innehåll: S-fas
Cellavdelning och mer komplexa eukaryoter
I mer komplexa eukaryoter som använder sexuell reproduktion, till exempel människor, mitos spelar också viktiga roller. Dessa inkluderar celltillväxt och vävnadsläkning.
När din kropp behöver växa eller byta ut hudcellerna släpper den hela tiden, kommer cellerna på den platsen att genomgå mitos för att ersätta förlorade celler eller lägga till bulk. I fallet med sårläkning kommer cellerna vid kanterna på den skadade vävnaden att genomgå mitos för att stänga upp skadan.
Processen meioså andra sidan är det sätt som komplexa eukaryota organismer gör gameter för att reproducera sexuellt. Eftersom detta cellprogram blandar upp den genetiska informationen som är kodad i kromosomerna, är dottercellerna genetiskt unika snarare än identiska kopior av modercellerna (eller de andra dottercellerna).
Denna unikhet kan göra vissa dotterceller mer lämpade att överleva.
Kromosomer och reduktion
Dina kromosomer är en form av ditt DNA som paketeras genom att packa in strängarna av genetiskt material runt specialiserade proteiner som kallas histoner. Varje kromosom innehåller hundratals eller tusentals gener, som kodar för egenskaper som gör dig annorlunda än andra människor. Människor har vanligtvis 23 par kromosomer, eller 46 totala kromosomer i varje DNA-innehållande cell i kroppen.
För att matematiken ska fungera när man producerar spel, föräldern diploida celler med 46 kromosomer måste var och en minska sin uppsättning kromosomer med hälften för att bli haploida dotterceller med 23 kromosomer vardera.
Sperm- och äggceller måste vara haploida celler eftersom de kommer att samlas för att göra en ny människa under befruktningen, i huvudsak att kombinera kromosomerna som de bär.
Kromosom matematik och genetiska störningar
Om antalet kromosomer i dessa celler inte reducerades med meios, skulle det resulterande avkommet ha 92 kromosomer istället för 46, och nästa generation skulle ha 184 och så vidare. Att bevara antalet kromosomer från en generation till nästa är viktigt eftersom det gör det möjligt för varje generation att använda samma cellprogram.
Till och med en extra (eller saknad) kromosom kan orsaka allvarliga genetiska störningar.
Till exempel uppstår Downs syndrom när det finns en extra kopia av kromosom 21, vilket ger personer med denna störning 47 kromosomer snarare än 46.
Även om fel kan och kan uppstå under meios, det grundläggande programmet för att minska antalet kromosomer innan de delas in i gameter, säkerställer att de flesta avkommor avslutas med rätt antal kromosomer.
Faser av Meios
Meios innefattar två faser, kallad meios I och meios II, som förekommer i följd. Meiosis I producerar två haploida dotterceller med unika kromatider, som är föregångarna till kromosomer.
Meios II, är något liknande mitos eftersom det helt enkelt delar upp de två haploida dottercellerna från den första fasen i fyra haploida dotterceller. Emellertid förekommer mitos i alla somatiska celler medan meios endast sker i reproduktionsvävnader, som testiklar och äggstockar hos människor.
Var och en av faserna för meiose inkluderar subfaser. För meios I, dessa är profas I, metafas I, anafas I och telofas I. För meios II är dessa profas II, metafas II, anafas II och telofas II.
Vad händer under meios jag?
För att känna till nötter och bultar av meios II, är det bra att ha en grundläggande förståelse för meios jag sedan den andra fasen av meios bygger på den första. Genom en serie reglerade steg som läggs ut i underfaserna drar jag meios de parade kromosomerna, kallad homologa kromosomer, av modercellen till motsatta sidor av cellen tills varje pol innehåller ett kluster av 23 kromosomer. Vid denna punkt delar cellen upp i två.
Var och en av dessa reducerade kromosomer består av två systrar, kallade systerkromatider, hålls tillsammans av a centromeren. Det är lättast att föreställa dem i deras kondenserade versioner, som du kan föreställa dig som ser ut som fjärilar. Den vänstra uppsättningen av vingar (en kromatid) och den högra uppsättningen av vingar (den andra kromatiden) ansluter vid kroppen (centromeren).
Meiosis I innehåller också de tre mekanismerna som säkerställer den genetiska mångfalden hos avkommorna. Under korsningen utbyter de homologa kromosomerna små regioner av DNA. Senare säkerställer slumpmässig segregering att de två versionerna av generna från dessa kromosomer blandas slumpmässigt och oberoende in i gameterna.
Oberoende sortiment ser till att systerkromatider hamnar i separata gameter. Sammantaget blandar dessa mekanismer det genetiska däcket för att producera många möjliga kombinationer av gener.
Vad händer i Meiosis II, Prophase II?
Med meios som jag slutfört tar meios II över. Under den första fasen av meios II, kallad profase II, får cellen maskiner som den behöver för celldelning redo att fungera. Först upplöses två områden i cellens kärna, kärnan och kärnhöljet.
Sedan, systerkromatiderna kondensera, vilket innebär att de dehydratiserar och ändrar form för att bli mer kompakta. De förefaller nu tjockare, kortare och mer organiserade än de gör i sitt okondenserade tillstånd, kallad kromatin.
Cellens centrosomereller mikrotubulära organiseringscentra, migrerar till motsatta sidor av cellen och bildar en spindel mellan dem. Dessa centra producerar och organiserar mikrotubuli, som är proteinfilament som spelar en mängd olika roller i cellen.
Under profas II bildar dessa mikrotubuli spindelfibrer som så småningom kommer att utföra viktiga transportfunktioner under senare stadier av meios II.
Vad händer i Meiosis II, Metaphase II?
Den andra fasen, kallad metafas II, handlar om att flytta systerkromatiderna till rätt position för celldelning. För att göra detta fäster de spindelfibrerna fast vid centromeren, som är det specialiserade området för DNA som håller systerkromatiderna ihop som ett bälte, eller kroppen på den fjärilen du föreställde dig var vänster och höger vingar är systerkromatiderna.
När spindelfibrerna är anslutna till centromeren använder deras lokaliseringsmekanismer för att pressa systerkromatiderna in i mitten av cellen. När de anländer till mitten fortsätter spindelfibrerna att pressa systerkromatiderna tills de står i linje längs cellens mittlinje.
Vad händer i Meiosis II, Anaphase II?
Nu när systerkromatiderna är uppradade längs mittlinjen, fästa vid centromeren till spindelfibrerna, kan arbetet med att dela upp dem i dotterceller börja. Ändarna på spindelfibrerna som inte är fästa vid systerkromatiderna är förankrade i centrosomerna som ligger på vardera sidan av cellen.
Spindelfibrerna börjar sammandras och tränga ihop systerkromatiderna tills de separeras. Under denna tid fungerar sammandragningen av spindelfibrerna vid centrosomerna som en rulle, och drar systerkromatiderna från varandra och drar dem också mot motsatssidorna av cellen. Forskare kallar nu systerkromatiderna systerkromosomer, avsedd för separata celler.
Vad händer i Meiosis II, Telophase II?
Nu när spindelfibrerna framgångsrikt har delat systerkromatiderna i separata systerkromosomer och transporterat dem till motsatta sidor av cellen, är själva cellen redo att delas upp. Först, kromosomerna går över och återgår till sitt normala, trådliknande tillstånd som kromatin. Eftersom spindelfibrerna har utfört sina jobb är de inte längre nödvändiga, så spindeln demonteras.
Allt som återstår för cellen att göra nu delas upp i två genom en mekanism som kallas cytokines. För att göra detta, bildas kärnhöljet igen och skapar en intryck i mitten av cellen, kallad en klyvningskåra. Det är oklart hur cellen bestämmer var den ska rita denna furu och föremål för het debatt bland forskare som studerar cytokinesis.
Ett proteinkomplex som kallas aktin-myosin-kontraktil ring får cellmembranet (och cellväggen i växtceller) att växa längs cytokinesisfåran och klämmer cellen i två. Om spjälkningen som bildats på rätt plats, med systerkromosomerna segregerade till separata sidor, finns systerkromosomerna nu i separata celler.
Dessa är nu fyra haploida dotterceller som innehåller unik, varierad genetisk information som du känner till som spermier eller äggceller (eller sporrceller i växter).
När inträffar meios hos människor?
En av de mest intressanta aspekterna av meios är när den förekommer hos människor, som varierar beroende på personens könstilldelning. För manliga människor före pubertets början sker meios kontinuerligt och producerar fyra haploida spermierceller per omgång, var och en redo att befrukta en äggcell och producera avkommor om de ges möjlighet.
När det gäller kvinnliga människor är tidslinjen för meios annorlunda, mer komplicerad och mycket främling. Till skillnad från manliga människor som kontinuerligt producerar spermier från puberteten fram till döden, födas kvinnliga människor med en livstidsförsörjning av ägg redan i sina äggstocksvävnader.
Vänta, va? Stoppa och starta Meios
Det är lite sinnesblåsande, men kvinnliga människor genomgår en del av meios jag medan de fortfarande är foster själv. Detta producerar äggceller i äggstockarna i fostret, och sedan går meiosen i huvudsak offline tills dess utlöses av hormonproduktion vid puberteten.
Vid den tidpunkten återupptas meios kort men stoppas sedan ännu en gång i metafas II-stadiet i meios II. Det startar bara säkerhetskopiering och slutför programmet om ägget befruktas.
Medan hela meios-programmet producerar fyra funktionella spermier för manliga människor, gör det bara en funktionell äggcell för kvinnliga människor och tre främmande celler som kallas polära kroppar.
Som du kan se innebär sexuell reproduktion mycket mer än spermier möter ägg.Det är faktiskt en superkomplicerad uppsättning av celldelningsprogram som arbetar tillsammans för att säkerställa att varje potentiellt avkomma har rätt antal kromosomer och en unik chans att överleva, tack vare genetisk blandning.