Information

11.1A: Introduktion till Meios - Biologi

11.1A: Introduktion till Meios - Biologi


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Meios är den nukleära uppdelningen av diploida celler till haploida celler, vilket är ett nödvändigt steg i sexuell reproduktion.

Lärandemål

  • Beskriv betydelsen av meios för sexuell reproduktion

Nyckelord

  • Sexuell reproduktion är produktionen av haploida celler och fusionen av två av dessa celler för att bilda en diploid cell.
  • Innan sexuell reproduktion kan ske måste antalet kromosomer i en diploid cell minska med hälften.
  • Meios producerar celler med hälften så många kromosomer som den ursprungliga cellen.
  • Haploida celler som används vid sexuell reproduktion, gameter, bildas under meios, som består av en omgång kromosomreplikation och två omgångar av nukleär division.
  • Meios I är den första omgången av meiotisk division, medan meios II är den andra omgången.

Nyckelbegrepp

  • haploid: av en cell som har en enda uppsättning oparade kromosomer
  • könscell: en fortplantningscell, hane (spermier) eller hona (ägg), som bara har hälften av det vanliga antalet kromosomer
  • diploid: av en cell, som har ett par av varje typ av kromosom, en av paret kommer från ägget och den andra från spermien

Introduktion: Meios och sexuell fortplantning

Förmågan att fortplanta sig in natura är en grundläggande egenskap hos allt levande. In natura betyder att avkomman till vilken organism som helst liknar deras förälder eller föräldrar. Sexuell reproduktion kräver befruktning: föreningen av två celler från två individuella organismer. Haploida celler innehåller en uppsättning kromosomer. Celler som innehåller två uppsättningar kromosomer kallas diploida. Antalet uppsättningar kromosomer i en cell kallas dess ploidinivå. Om reproduktionscykeln ska fortsätta måste den diploida cellen på något sätt minska sitt antal kromosomuppsättningar innan befruktning kan ske igen, annars kommer det att ske en kontinuerlig fördubbling av antalet kromosomuppsättningar i varje generation. Därför inkluderar sexuell reproduktion en kärnuppdelning som minskar antalet kromosomuppsättningar.

Sexuell reproduktion är produktion av haploida celler (gameter) och sammansmältning (befruktning) av två gameter för att bilda en enda, unik diploid cell som kallas en zygot. Alla djur och de flesta växter producerar dessa könsceller, eller ägg och spermier. Hos de flesta växter och djur kommer denna diploida cell genom tiotals omgångar av mitotisk celldelning att utvecklas till en vuxen organism.

Haploida celler som är en del av den sexuella reproduktionscykeln produceras av en typ av celldelning som kallas meios. Meios använder många av samma mekanismer som mitos. Men startkärnan är alltid diploid och kärnorna som resulterar i slutet av en meiotisk celldelning är haploida, så de resulterande cellerna har hälften av kromosomerna som originalet. För att uppnå denna minskning av kromosomerna består meios av en omgång kromosomduplicering och två omgångar av nukleär division. Eftersom händelserna som inträffar under vart och ett av divisionsstadierna är analoga med händelserna vid mitos, tilldelas samma stadienamn. Men eftersom det finns två omgångar av division, är huvudprocessen och stadierna betecknade med ett "I" eller ett "II." Således är meios I den första omgången av meiotisk division och består av profas I, prometafas I och så vidare. Meios II, den andra omgången av meiotisk division, inkluderar profas II, prometafas II och så vidare.


Introduktion

Alla organismer i en art har lika många kromosomer i sina celler som är närvarande i form av par. Varje par är homologt och innehåller två identiska kromosomer utom könskromosomerna som är olika hos män och kvinnor.

Hos organismer som förökar sig genom sexuell reproduktion utvecklas den nya organismen från en enda cell som kallas en zygot. Denna zygot bildas efter fusion av en cell från varje förälder. För att säkerställa att samma antal kromosomer överförs till nästa generation som i föräldrarna, bör kärnmaterialet först delas upp i två halvor före cellfusionerna.

Dessa celler som deltar i den sexuella reproduktionen kallas könsceller och processen som delar upp kromosomerna i två halvor kallas meios. Det är en typ av celldelning där en föräldercell är uppdelad i fyra dotterceller, som var och en har hälften av antalet kromosomer jämfört med modercellen. Meios ses bara hos organismer som genomgår sexuell fortplantning. Det sker endast i celler som aktivt deltar i sexuell reproduktion, dvs könsceller.

I den här artikeln kommer vi att studera olika faser av meios, dess betydelse i människokroppen och dess skillnad från mitos.


Introduktion till Meios

Eleverna börjar med att sortera kort för att beskriva processen för meios, inklusive parning av homologa kromosomer och korsning, följt av två divisioner, vilket resulterar i fyra haploida celler. Online flashcards, en PowerPoint-aktivitet och ett test hjälper till att konsolidera inlärningen av stadierna av meios. Den här lektionen avslutas med en kort praktisk aktivitet där man använder modelllera för att illustrera hur överkorsning ökar variationen.

För att få tillgång till hela innehållet på denna webbplats måste du logga in eller prenumerera på den.


Snabba anteckningar om meios

Varje sexuellt reproducerande organism kännetecknas av en annan typ av celldelning som sker i könslinjen, där kromosomtalet genomgår reduktion. Denna uppdelning sker i manliga och kvinnliga organ hos blommor hos växter och könskörtlar hos djur.

I meios följs enkel interfas av två nukleära divisioner - Meiosis-I och Meiosis-ll. Meiosis I är reduktionsdelning och Meiosis-II är ekvationsdelning (Fig. 5.3A).

Not # 2. Indelningar av Meiosis:

Den första meiotiska uppdelningen består av fyra stadier-Profas I, Metafas I, Anafas I och Telofas I (Fig. 5.3B).

Meios I har en långdragen profas som är indelad i fem underfaser, nämligen leptoten, zygoten, pachyten, diploten och diakinesis.

I meiosprofasen är lep­totene det första stadiet där kromosomerna uppträder som mycket långa, smala trådar. Det föregås av ‘S’ fas i interfas, där DNA-replikation äger rum. Leptotentrådarna verkar uppenbarligen enkla även om de är dubbla till sin natur. I detta skede är kärnan mycket distinkt och hela kärnan verkar vara invecklad i naturen.

I zygoten förblir två homologa kromosomer, en härrörande från honan och den andra från den manliga föräldern, parade med varandra under hela kromosomlängden i varje genlokus. Processen av synapsis där homologa kromo­somer möts, kännetecknar fasen.

Under elektronmikroskop kan det synaptonemala komplexet som är en flerskiktsstruktur som har en central axel med axiella element på båda sidor observeras. Bildandet av synaptomalt komplex är ett bevis på homolog parning vid homologa segment.

Homologa kromosomer som bildar de bivalenta kan tydligt observeras i pakyten på grund av sammandragning av kromosomsegment. Kromosomtrådarna med kromomererna är distinkta i pachyten och varje bivalent uppträder som fyrsträngad struktur eftersom den längsgående splittringen av varje kromosom är distinkt.

Under denna fas sker utbyte av fragment mellan faderns och moderns uppsättningar av kromo­somer genom en process som kallas cross­ing ever. Brytningen och återföreningen av segment uppnås under denna fas och två kromo- och shysomer som härrör från dessa innehåller utbytta segment.

Av de två kromatider som finns i varje kromosom representerar den ena den ursprungliga genkomponenten (förälder) och den andra är rekom­binant (fig. 5.4). Under pachytenstadiet, på grund av korsning och utbyte av segment mellan homologa kromosomer, observeras chiasmata eller korsformad struktur, vilket är det synliga tecknet på korsning.

I pakyten av meios har kromosomstrukturen studerats omfattande av växtcytologer. I majs har parade pachyten-kromo- och shysomer använts som index på homo-shylogi mellan intilliggande kromosomer och klargöring av heterokromatiska och eukromatiska regioner.

Nästa stadium av meios är diploten där bivalenta är distinkta och sammandragna. Under denna fas genomgår chiasmata för varje bivalent terminalisering, det vill säga rörelsen av två homologa kromosomer till de två ändarna. Antalet kromosombiva­lenter kan studeras fullständigt inklusive de som nästan är terminaliserade.

Under detta stadium av profas, på grund av kromosomkontraktion, är de mycket distinkta som en synlig bivalent struktur.

Nästa fas är diakinesis, där chiasmata är nästan helt terminaliserade och de två kromosomerna förblir tillsammans genom sin extrema terminala chiasma.

Slutet på diakinesis markerar slutet på profasen och början på den första meiotiska metafasen. Denna fas kännetecknas av att kärnmembranet och nukleolen försvinner. Spindelstrukturen bildas precis som mitos och spindelfibrerna är nästan identiska både till sin struktur och funktion med mitosens.

De bivalenta arrangerar sig vid ekvatorn. Kromosomerna pekar i motsatt riktning av polerna och chiasmata ligger på ekvatorområdet. Under detta stadium genomgår de bivalenta ämnen maximal förkortning och kondensation.

I den efterföljande anafasen, dvs anafasen I, rör sig de homologa centromererna mot polens motsatta riktning. Centromeren av varje kromosom förblir intakt. Kromosomen separeras, det finns ingen chiasmata i detta skede.

Anafas i följs av efterföljande telofas I där varje uppsättning kromosomer når de två olika polerna. Eftersom två kromosomer av en bivalent går till två olika poler, innehåller varje dotterkärna hälften av antalet kromosomer. Till exempel, i Oryza sativa är den somatiska kromosomen num­ber 2n = 24 och dotterkärnan efter den första meiotiska delningen innehåller 12 kromosomer.

Den första delningen av meios följs av den andra delningscykeln av samma stadier, nämligen – Prophase-II, Metaphase-II, Anaphase-II och Telophase-II som i mitos (Fig. 5.3C). Efter den första reduktionsmeiotiska divisionen, även kallad heterotypisk division, bildas diaderna, som innehåller dotterkärnor med hälften av antalet kromosomer än föräldercellen, och går in i den homotypiska divisionen.

Under profas-II kondenserar kromosomerna och är sammansatta av två kromatider - den ena parental och den andra rekombinant. Som sådan, under framgångsrik metafas, d.v.s. metafas-II, arrangerar varje kromo­som sig vid ekvatorn. Den typiska mitotiska separationen av två kromatider följer i anafas-ll.

Sålunda, efter telofas-II, resulterar tetraderna som härrör från diads i fyra celler (gameter/sporer) som innehåller haploida eller hälften av antalet kromosomer.

Mitotisk delning sker i kärnorna i de haploida sporerna i växter som i slutändan ger upphov till gameter som endast innehåller en uppsättning kro- och shymosomer eller haploida. När de två manliga och kvinnliga könscellerna förenas, var och en haploid, bildas zygoten med en diploid uppsättning av kro­mosomer.

Genom hela kroppens organisation är ekvationsdelning regeln följt av reduktionsseparation under bildandet av könsceller.

Betydelsen av Meios I och Meios II:

Meios I är reduktionsdelning (kromo- och shysomtalet reduceras till hälften med segregering av alleler), medan meios-II är ekvationsdelning (kromosomtalet förblir detsamma).

I meios I sker separation av homologa kromosompar i två celler, medan i meios II separeras de två kromatiderna i varje kromosom och går in i två olika celler, var och en med en haploid uppsättning kromosomer med en enda kromatid som visas i Fig. 5.5 A.

Dessutom resulterar processen att korsa över i meios I mellan de två icke-systerkromatiderna av föräldrarnas kromosomer i ny allelkombination eller genetisk rekombination. Således har varje kromosom en moderkromatid och en rekombinant kromatid.

Även om segregeringen av alleler sker i Meios I, men den fullständiga segregeringen av alleler sker först efter meios II. I fig. 5.5B sker segregering av Aa alle­les under meios I, men inte av Bb-alleler. Bb-alleler segregeras först efter meios II. Därför är meios I delvis reduktionell och delvis ekvationell, liksom meios II delvis equa­tional och delvis reduktionell.

Not # 3. Betydelsen av Meios:

Meiosen är en logisk och nödvändig del i livscykeln för sexuellt reproducerande organ och shyismer, eftersom det leder till bildandet av könsceller eller könsceller, som kan delta i befruktning. Dessa könsceller är haploida celler som har endast en medlem av varje homologt par.

Meiosen är åtföljd av fördubbling av kromosomtalet på grund av gametisk fusion. De könsceller som bildas som ett resultat av meios är haploida och zygoten som bildas av deras fusion är diploid. Det är alltså det enda sättet att återställa kro- och shymosomtalet, som är karakteristiskt för arten.

Meiosis ger nya kombinationer av genetiskt material. Under korsningen blandas de ärftliga faktorerna från manliga och kvinnliga föräldrar på grund av brott och utbyte av kromatider i pachyten. Således är de producerade könscellerna inte alla lika utan med varierande kombination av gener.

Den slumpmässiga segregeringen av faderns och moderns kromosomer och de nya anpassningarna av gener i dem till följd av korsning säkerställer genetiska variationer i befolkningen. Denna nedärvda variation leder till evolutionen av organismer.

Synaptonemalt komplex:

Enligt Moses (1955) är det synaptonemala komplexet en organiserad struktur av fila och shyment mellan de parade kromosomerna i zygoten- och pachytenstadier av meios, d.v.s. det morfologiska uttrycket av den synapsade kromosomen.

I slutet av zygoten uppstår kontakt mellan ett par homologa föräldrakromosomer och parningen är exakt och punkt till punkt. Processen är känd som synapsis och detta beror förmodligen på förekomsten av specifika ömsesidiga attraktionskrafter mellan de homologa kro- och shymosomerna, känd som synaptisk kraft.

Not # 4. Ultrastruktur av Meios:

I tvärsnitt kan det observeras att det synaptonemala komplexet är tillplattad bandliknande struktur (Fig. 5.6a). Under elektronmikroskop verkar synaptonemalkomplexet bestående av parallella täta strängar som ligger i ett enda plan som är krökta och vridna längs sin axel. Dessa flankeras av kromatin.

Avståndet mellan de homologa kromo­somerna är avsevärt i molekylära former, mer: än 200 nm av de tre täta linjerna – det cen­trala elementet är av variabel prominens, medan de två laterala armarna är mycket täta. Det centrala elementet kan också framstå som en lång tredelad stång med stegliknande tvärgående anslutningar (Fig. 5.6b).

De laterala armarna varierar i bredd i olika arter. De är bildade av elektrontäta grova granuler eller fibrer. Dessa armar är förenade med de intilliggande kromosomerna av fina fibriller. De laterala elementen visar uppdelningar i två längsgående och shytudinala komponenter.

Serier av laterala slingor av kromatin uppstår från laterala element (fig. 5.6c). Dessa slingor smälter samman i mittlinjen för att bilda ett centralt element. Synaptonemalkomplexet är fäst i båda ändarna genom dess laterala element till kärnmembranets inre yta.

Not # 5. Funktion av Meiosis:

Synaptonemalt komplex anses vara en förutsättning för chiasmabildning och korsning (Meyer). Moses drog slutsatsen att det kan tjäna chiasmabildning genom att underlätta effektiv synapsis genom att bibehålla parning i fixerat tillstånd och genom att tillhandahålla en strukturell ram inom vilken molekylär rekombination kan ske.

King föreslog att det synaptonemala komplexet kan orientera icke-systerkromatiderna hos homologa kromosomer på ett sätt som underlättar enzymatiskt inducerade utbyten mellan deras DNA-molekyler. Coming & Okada föreslog att synaptonemalt komplex drar homologa kromosomer till ungefärlig association med varandra.



Kommentarer:

  1. Malashicage

    Inte oväntat! Roligt!

  2. Benton

    Jag tror att du inte har rätt. Gå in så diskuterar vi.

  3. Laochailan

    Du har träffat prick. Det är något med det, och det är en bra idé. Jag stöttar dig.

  4. Ziyad

    Och vad här löjligt?

  5. Samurisar

    Du tillåter misstaget. Gå in så diskuterar vi det. Skriv till mig i PM så löser vi det.

  6. Hungas

    Naturligtvis ber jag om ursäkt, men kan du snälla ge mer information.

  7. Fitzsimon

    Ledsen för att jag avbröt dig, jag ville också uttrycka min åsikt.



Skriv ett meddelande