MEJOZA: FUNKCIJA, FAZE IN NJIHOVE ZNAČILNOSTI - BIOLOGIJA - 2026

Mejozo je vrsta delitev celic, ki je značilna evkariontskih organizmov, katerih življenjski cikel je faza seksualne reprodukcije. S tem postopkom se število kromosomov v delilnih celicah prepolovi, zato je znan tudi kot "reduktivna delitev".

Glede na osnove celične teorije "vsaka celica prihaja iz druge celice" in znano je, da ena celica povzroči drugo s postopkom delitve, ki je sestavljen iz podvajanja njenih notranjih komponent (DNK, beljakovin itd.) ) in njihovo ločitev na dve "hčerinski" celici, ki sta med seboj praktično enaki.

Povzetek sheme mejoze: 1) Podvajanje kromosomov 2) Spajanje homolognih kromosomov 3) Prečkanje 4) Prva mejotska delitev (eden od podvojenih kromosomov na hčerinsko celico) 5) Druga mejotska delitev (en kromosom iz vsakega ena na hčerinsko celico) (Vir: Peter coxhead prek Wikimedia Commons)

Ta postopek omogoča kontinuiteto življenja in "nespremenjen" prenos genetskega materiala na naslednje generacije. Mejoza se pojavlja tako v celicah večceličnih organizmov kot v enoceličnih organizmih (protozoi, kvas in bakterije, med drugimi).

Za nekatere organizme je to glavna oblika razmnoževanja in je znana kot aseksualna reprodukcija. Vendar je razmnoževanje večceličnih živih bitij, ki imajo različne razvojne cikle, nekoliko bolj zapleteno in pomeni, da so vse celice istega organizma oblikovane iz zelo posebne celice, imenovane zigota.

Žigota je rezultat procesa, imenovanega spolno razmnoževanje, ki vključuje zlitje dveh gametskih ali spolnih celic, ki jih proizvajata dva različna posameznika (na splošno "moški" in "ženska") in ki imata polovico genske informacije vsak.

Proces proizvodnje teh spolnih celic je tisto, kar je v večceličnih organizmih znano kot mejoza in ima glavno funkcijo proizvajati celice s polovico kromosomske obremenitve, to so haploidne celice.

Delovanje mejoze

Meioza je osrednji del ali "srce" spolne reprodukcije, kar se zdi evolucijsko ugodna "pridobitev", saj jo je sprejela večina živalskih in rastlinskih vrst.

Ta postopek vključuje kombinacijo dveh različnih genomov, ki se konča s tvorbo potomcev z "novo" genetsko obdaritvijo, kar posledično pomeni povečanje spremenljivosti.

Skozi to reduktivno delitev celic specializirane celice v telesu večceličnih živali in rastlin, znane kot celice zarodnih linij, proizvajajo spolne ali gametske celice, ki ob zlitju tvorijo celico, imenovano zigoto. .

Zmanjšanje kromosomskega števila z mejozo je bistven korak za združitev dveh spolnih celic, ki nastanejo za "regeneracijo" diploidnega kromosomskega komplementa v naslednji generaciji, kar zagotavlja kontinuiteto vrste.

Zmanjšanje števila kromosomov je možno, saj med mejozo en sam krog podvajanja DNA sledita dva zaporedna kroga segregacije kromosomov.

Konkurenčna prednost

Dejstvo, da se dva posameznika razmnožujejo spolno in pride do zlitja dveh gensko različnih gameta, katerih kromosomi so bili predhodno tudi „mešani“ z naključnimi procesi “, lahko z vidika konkurence pomeni evolucijsko prednost.

Mejoza, ki povzroči celice z novo gensko kombinacijo, ki se med spolnim razmnoževanjem zlije, omogoča, da se posamezniki, ki so produkt take reprodukcije, prilagodijo preživetju v okolju, ki se bistveno razlikuje.

Odprava "škodljivih" alelov

Ker je populacija dovzetna za pojav novih alelov z mutacijami (mnoge od njih so lahko škodljive ali škodljive), lahko mejoza in spolno razmnoževanje daje prednost hitremu izločanju teh alelov, kar preprečuje njihovo kopičenje in nadaljnje širjenje.

Faze mejoze

Mejotski proces je mogoče razložiti kot "ločitev" ali "porazdelitev" kromosomov celice, pri delitvi katere je njena kromosomska obremenitev zmanjšana, kar se dogaja skozi dva oddelka, znana kot prva mejotska delitev in druga mejotska delitev, kar je nazadnje precej podobno mitotični delitvi.

Kot bomo videli spodaj, je vsaka od obeh mejoz sestavljena iz profaze, metafaze, anafaze in telofaze.

Faze mejoze (Vir: Boumphreyfr prek Wikimedia Commons)

- Prva mejotska delitev

Mejoza I ali prva mejotska delitev se začne z združitvijo članov vsakega homolognega para kromosomov (materinski in očetovski kromosomi, ki jih diploidni organizmi dedujejo od svojih staršev).

Vmesnik

Tako kot pri mitozi je vmesni del faze zarodnega celičnega cikla, ki je pred mejozo. V tej fazi se zgodi edini dogodek razmnoževanja celične DNK, ki ustvari materin in očetovski kromosom (gre za diploidne celice), ki sta sestavljena iz dveh sestrskih kromatid.

Profaza I

Med profazo I mejoze I se združi ali fizični stik med homolognimi kromosomi (enakovrednimi kromosomi dveh različnih staršev, očeta in matere) vzdolž celotne dolžine.

Ta dogodek je znan kot sinapsa in je proces, s katerim so povezane štiri kromatide, po dva iz vsakega homolognega kromosoma, zato nastalo strukturo imenujemo tetrad ali dvovalenten kompleks (število tetradov v celici med profazo je ekvivalentno haploidnemu številu kromosomov).

V vsaki tetradi se nesrstni kromatidi, torej tisti, ki pripadajo homolognim kromosomom, ponovno kombinirajo s postopkom, imenovanim križanjem, ki povzroči genetsko izmenjavo med kromosomi z "rezanjem in lepljenjem" naključnih fragmentov v naključne položaje, ustvarjanje novih kombinacij genov.

Po ponovni rekombinaciji se centromeri homolognih kromosomov ločijo in se jim pridružijo le regije, znane kot chiasme, ki ustrezajo križnim mestom. Sestrski kromatidi pa ostanejo pritrjeni prek centromera.

V tej fazi mejoze I celice rastejo in sintetizirajo rezervne molekule. Poleg tega je cenjen nastanek vretena mikrotubule in v pozni fazi faze I jedrska ovojnica izgine in kromatidne tetrade se jasno vidijo pod svetlobnim mikroskopom.

Ta faza se konča, ko se tetrade postavijo v ekvatorialno ravnino deljive celice.

Metafaza I

Med metafazo se vlakna mikrotubulnega vretena pritrdijo na centromere homolognih kromosomov in na nasprotne polovice celice; To je nasprotje tistega, kar se zgodi med mitozo, v kateri so centriromeri sestrskih kromatid pritrjeni na mikrotubule na nasprotnih polih.

Anafaza I

V tej fazi se podvojeni homologni kromosomi ločijo, saj se zaradi mikrotubul vretena "potegnejo" proti nasprotnim polovam celice. Na vsakem polu najdemo naključno kombinacijo kromosomov, vendar le enega člana vsakega homolognega para.

Med anafazo I ostanejo sestrski kromatidi povezani s seboj skozi svoje centromere, ki se razlikujejo od mitoze, saj se med mitotično anafazo sestrske kromatide ločijo na nasprotnih polah celice.

Telofaza I

Na tej točki kromatidi »dekondenzirajo«, torej postanejo manj vidni pod mikroskopom in izgubijo značilno obliko. Jedrska ovojnica se reorganizira in pride do citokineze ali ločevanja hčerinskih celic, ki imajo haploidno število kromosomov, vendar je sestavljeno iz podvojenih kromosomov (z njihovimi dvema kromatidama).

Med telofazo I in naslednjo mejotsko delitvijo je kratko obdobje, znano kot interkineza, čeprav se ne pojavlja v vseh organizmih.

- Druga mejotska delitev

Med drugo delitvijo sestrske kromatide ločijo, kot se to dogaja med mitozo, vendar brez predhodnega kopiranja DNK.

Profaza II

Profaza II je zelo podobna mitotični profazi. Na tej stopnji ni združitve homolognih kromosomov in ni križanja.

V profazi II postanejo kromatidi spet vidni, to je, da se kromatin kondenzira. Vlakna vretena sevajo iz vsakega pola in se raztezajo proti centromerom, ki se povezujejo s sestrskimi kromatidami.

Končno jedrska ovojnica izgine in mikrotubule z nasprotnih polov dosežejo centromere vsake kromatide in so poravnane v ekvatorialni ravnini celice.

Metafaza II

Metafaza II se od metafaze I razlikuje glede na število kromatid, ki se vrstijo v ekvatorialni ravnini. V metafazi I opazimo tetrade, pri II pa samo sestrske kromatide istega kromosoma, kot pri mitotični metafazi.

Anafaza II

V tej fazi se sestrske kromatide ločijo, ko se premikajo proti nasprotnim polovam celice. Od tega trenutka vsak kromatid velja za neodvisen kromosom.

Telofaza II

Na začetku telofaze se nato jedrska ovojnica regenerira na nezapletenem nizu homolognih kromosomov, ki so bili razporejeni v vsakem polu celice, po tem pa pride do citokineze ali odvajanja hčerinskih celic.

Mejotska delitev diploidne celice povzroči štiri haploidne celice, od katerih ima vsaka drugačno kombinacijo genov, saj je prišlo do rekombinacije.

Reference

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Bistvena celična biologija. Garland Science.
2. Bernstein, H., & Bernstein, C. (2013). Evolucijski izvor in prilagodljiva funkcija mejoze. V mejozi. IntechOpen.
3. Hunt, PA, Hassold, TJ (2002). Spol je pomemben pri mejozi. Znanost, 296 (5576), 2181-2183.
4. Kleckner, N. (1996). Mejoza: kako bi lahko delovala? Zbornik Nacionalne akademije znanosti, 93 (16), 8167-8174.
5. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Biologija (9. edn). Brooks / Cole, Cengage Learning: ZDA.
6. Villeneuve, AM, & Hillers, KJ (2001). Od kod mejoza? Celica, 106 (6), 647–650.