Informacija

2020_SS1_Bis2a_Facciotti_Reading_26 – Biologija

2020_SS1_Bis2a_Facciotti_Reading_26 – Biologija

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.

Wt fh eb Gw wT ZI Xu ct WA Un tF

Mokymosi tikslai, susiję su 2020_SS1_Bis2a_Facciotti_Reading_26

  • Išvardykite ląstelių dalijimosi reikalavimus ir kaip tai susiję su skirtingomis ląstelių ciklo fazėmis.
  • Nustatykite signalus, atsakingus už patekimą į skirtingas ląstelės ciklo fazes, kas atsitiks, jei jieyra sutrikę, irkaip galima būtų panaudoti skirtingus reguliavimo būdus.
  • Palyginkite ir palyginkite įvykių, kurie turi įvykti, seką mitozė prieš mejozę ir kodėl jie reikalingi: įtraukite mikrotubulių, motorinių baltymų, centrosomų ir DNR kondensacijos lygį.
  • Palyginkite ir palyginkite seserinių chromatidžių, chromosomų ir homologinių chromosomų elgesį mitozėje ir mejozės atveju.
  • Sukurkite ir aptarkite paveikslėlį, iliustruojantį kryžminimo ir chromatidų mainų svarbą I mejozės metu, ir paaiškinkite, kas atsitiks, jei šie kryžminiai įvykiai neįvyks.
  • Apibrėžti ir mokėti teisingai vartoti terminus heterozigotinis, homozigotinis, mutantinis, laukinis tipas, dominuojantis, recesyvinis, alelis, genas, lokusai ir chromosomos.
  • Apibrėžkite haploidinį ir poliploidinį irapibūdintikai kurios poliploidijos sąnaudos ir nauda.
  • Apibūdinkite, kaip alelinė segregacija ir nepriklausomas asortimentas lemia savybių paveldėjimą per mejozės ir lytinio dauginimosi procesą.

Eukariotinių ląstelių ciklas ir mitozė

Ląstelių ciklas yra tvarkinga įvykių seka, kurią biologinės sistemos naudoja ląstelių dalijimuisi koordinuoti. Tai apima ilgą parengiamąjį laikotarpį, vadinamą tarpfazė, ir a mitozinis fazė vadinama M faze. Tarpfazė dažnai dar skirstoma į atskiriamas pofazes, vadinamas G1, S, ir G2 fazės. Mitozė yraetapas, kuriame pasiskirsto replikuota DNRdukterinėms ląstelėms ir pati dažnai skirstoma į penkis skirtingus etapus: profazė, prometafazė, metafazė, anafazė, ir telofazė. Mitozėdažnai lydivadinamu procesu citokinezė, kurio metu dukterinių ląstelių citoplazminiai komponentaiyra atskirtiarba anaktinasžiedas (gyvūnų ląstelės) arba ląsteleplokštelėformavimas (augalų ląstelės). Perėjimas per šias fazesyra kontroliuojamipagal patikros punktus. Ląstelių cikle yra trys pagrindiniai kontroliniai taškai: vienas netoli G pabaigos1, sekundę prie G2–M perėjimas, o trečiasis metafazės metu. Šios reguliavimo patikros užtikrina, kad procesai, reikalingi sėkmingai pereiti į kitą ląstelių ciklo fazę, būtų atliktibuvo pilnai baigtasir kad yra pakankamai išteklių pereiti į kitą ląstelių dalijimosi fazę.

Ląstelių ciklas

Aseksualiai besidauginančiose eukariotinėse ląstelėse vienas ląstelių ciklo „posūkis“.susideda išdu bendrieji etapai: tarpfazė, po kurio seka mitozė ir citokinezė. Tarpfazė yra ląstelės ciklo laikotarpis, per kurį ląstelė gali gyventi ir nesidalija, arba ruošiasi dalytis. Dauguma ląstelių apilnai išvystytaDaugialąsčiai organizmai paprastai gyvena tarpfazėje. Mitozė yra ląstelių ciklo taškas, susijęs su pasikartojančios genetinės medžiagos dalijimu arba paskirstymu dviem dukterinėms ląstelėms. Mitozės metu ląstelės branduolys suyra ir susidaro du nauji visiškai funkcionuojantys branduoliai. Citokinezė yra procesas, padalijantis citoplazmą į dvi išskirtines ląsteles.

Tarpfazė

G1 fazė

Pirmasis tarpfazės etapasvadinamasį G1 fazė, arba pirmasis tarpas, nes matosi mažai pokyčių. Tačiau per G1 stadija, ląstelė yraganaaktyvus biocheminiu lygiu. Ląstelėje kaupiasi chromosomų DNR ir susijusių medžiagų statybiniai blokaibaltymai,ir sukaupti pakankamai energijos atsargų, kad užbaigtų kiekvienos chromosomos atkartojimą branduolyje.

Ląstelė tvarkingai juda per kelias fazes. Interfazės metu G1 apima ląstelių augimą ir baltymų sintezę, S fazė apima DNR replikaciją ir centrosomos replikaciją, o G2 apima tolesnį augimą ir baltymų sintezę. Mitozinė fazė eina po tarpfazės. Mitozė yra branduolio dalijimasis, kurio metu chromosomos dubliuojasiyra atskirtiir pasiskirsto dukteriniuose branduoliuose. Paprastai ląstelė dalijasi po mitozės proceso, vadinamo citokineze, kurio metucitoplazma yra padalintairsusidaro dvi dukterinės ląstelės.

S fazė

Visoje tarpfazėje branduolinė DNR išlieka pusiau kondensuota chromatino konfigūracija. Į S fazė (sintezės fazė), dėl DNR replikacijos susidaro dvi identiškos kiekvienos chromosomos kopijos.seserinės chromatidės– tai

yra tvirtai pritvirtinti

centromerų srityje. Šio etapo pabaigoje

kiekviena chromosoma buvo atkartota

.

Ląstelėse, kuriose naudojamos organelės, vadinamos centrosomos,

šios struktūros dažnai dubliuojasi

S fazės metu. Centrosomos

susideda iš

pora panaši į strypą centrioliai sudarytas iš tubulino ir kitų baltymų, kurie yra stačiu kampu vienas kitam. Dvi gautos centrosomos sukels mitozinis velenas, aparatas, kuris vėliau organizuoja chromosomų judėjimą mitozės metu.

G2 fazė

Metu G2 fazė, arba antrasis tarpas, ląstelė papildo savo energijos atsargas ir sintetina baltymus, reikalingus chromosomų manipuliavimui. Kai kurios ląstelių organelėsyra dubliuojami, irįcitoskeletasyra išmontuotassuteikti išteklių mitoziniam velenui. G metu gali atsirasti papildomas ląstelių augimas2.Paskutiniai pasiruošimai mitozinei fazei turi būti baigtiprieš ląstelęsugebapatekti į pirmąjį mitozės etapą.

G0 fazė

Ne visos ląstelės laikosi klasikinio ląstelių ciklo modelio, kai naujai suformuota dukterinė ląstelė iš karto patenka į tarpfazę, o po to seka mitozinė fazė. Ląstelės G0 fazė aktyviai nesirengia skirstytis. Ląstelė yra ramybės (neaktyvios) stadijoje, išėjusi iš ląstelės ciklo. Kai kurios ląstelės patenka į G0 laikinai, kol išorinis signalas sukels G atsiradimą1. Kitos ląstelės, kurios niekada arba retai dalijasi, pavyzdžiui, subrendusios širdies raumens ir nervų ląstelės, lieka G0 visam laikui.

Greita pastaba: chromosomų struktūra ląstelių ciklo metu

Jei išdėliotume DNR nuo visų 46 chromosomų iki galo, ji būtų maždaug dviejų metrų ilgio; tačiau jo skersmuo būtų tik 2nm. Atsižvelgiant į tai, kad įprastos žmogaus ląstelės dydis yra apie 10µm(100 000 ląstelių išsidėstę iki vieno metro), DNR turi būti sandariai supakuota, kad tilptų į ląstelės branduolį.Tuo pačiu taitaip pat turi būti lengvai prieinami genamsbūti išreikštas. Kai kuriais ląstelių ciklo etapais ilgos DNR grandinės kondensuojasi į kompaktiškas chromosomas. Yra keletas būdų, kaip chromosomosyra sutankinti.

Dvigrandė DNR apgaubia histono baltymus ir sudaro nukleosomas, kurios atrodo kaip „karoliukai ant stygos“.Thenukleosomosyra suvyniotiį 30-nmchromatino pluoštas. Kai ląstelėje vyksta mitozė, chromosomos dar labiau kondensuojasi.

Mitozė ir citokinezė

Metu mitozinė fazėląstelėje vyksta du pagrindiniai procesai. Pirma, jis užbaigia mitozę, kurios metu branduolio turinysyra lygiai traukiamiatskirti ir paskirstyti tarp dviejų jo pusių. Citokinezė tada įvyksta, padalijant citoplazmą ir ląstelės kūną į dvi naujas ląsteles.

Pastaba

Pagrindinės mitozės fazės vizualiai skiriasi viena nuo kitos iriš pradžių buvo apibūdintikuo galėtųbūti matomasmikroskopu apžiūrint besidalijančias ląsteles. Kai kurie instruktoriai gali paprašyti, kad galėtumėte atskirti kiekvienąfazėžiūrėti į ląstelių vaizdus arba, dažniau, apžiūrėti mitozės animacinius filmus. Jei jūsų instruktorius nėra aiškiai pasakęs apie tai, nepamirškite paklausti, arto bus tikimasitavęs.

Ląstelių dalijimosi etapai prižiūri identiškos genetinės medžiagos atskyrimą į du naujus branduolius, o vėliau – citoplazmos padalijimą.Gyvūnų ląstelių mitozė yra padalintaį penkias stadijas – profazę, prometafazę, metafazę, anafazę ir telofazę – čia vizualizuojama šviesos mikroskopu su fluorescencija. Mitozėpaprastai yra lydimascitokinezės būdu, čia parodyta perdavimo elektroniniu mikroskopu. (kredito „diagramos“: darbo modifikavimas pagalMariana RuizVillareal; kreditas "mitozės mikrografijos": Roy van darbo modifikacijaHeesbeen; kreditas "citokinezės mikrografas": Wadsworth centro, Niujorko valstijos sveikatos departamento, darbo pakeitimas; padovanojoWikimediapamatas; mastelio juostos duomenys iš Matto Russello)

Profazė

Profazė yra pirmoji mitozės fazė, kurios metu laisvai supakuotas chromatinas susisuka ir kondensuojasi į matomas chromosomas. Profazės metu kiekviena chromosoma tampa matoma su identišku partneriu (sesuo chromatid) pritvirtintas, sudarydamas pažįstamą seserinių chromatidžių X formą. Šios fazės metu branduolys išnyksta anksti, o branduolio apvalkalas taip pat suyra.

Pagrindinis įvykis per fazę yra susijęs su labai svarbia struktūra, kurioje yra mikrotubulų augimo vieta. Ląstelių struktūros, vadinamos centrioliais, kurios yra pradiniai taškai, iš kurių tęsiasi mikrotubulai. Šios mažos struktūros taip pat atlieka labai svarbų vaidmenį mitozės metu. A centrosoma yra centriolių pora kartu. Ląstelėje yra dvi centrosomos viena šalia kitos, kuriospradėtiProfazės metu išsiskirti. Kai centrosomos migruoja į dvi skirtingas ląstelės puses, mikrotubuluspradėtiištiesti iš kiekvieno kaip ilgi pirštai iš dviejų rankų, besitęsiančių vienas į kitą. The mitozinis velenas yra struktūra, sudaryta iš centrosomų ir jų atsirandančių mikrotubulių.

Profazės pabaigoje į branduolinę sritį įsiveržia mikrovamzdeliai iš mitozinio veleno. Branduolinė membrana suirusi, o mikrotubulai prisitvirtina prie centromerų, besiribojančių su seserinių chromatidžių poromis. The kinetochore yra baltymo struktūra centromeroje, kuri yra tvirtinimo taškas tarp mitozinio veleno ir seserinių chromatidžių.Šis etapas yra nurodytasiki vėlyvosios profazės arba „prometafazės“ ikinurodytiperėjimas tarp profazės ir metafazės.

Metafazė

Metafazė yra antroji mitozės stadija. Šiame etape seserinės chromatidės su prijungtais mikrovamzdeliais išsirikiuoja išilgai linijinės plokštumos ląstelės viduryje. Tarp centrosomų susidaro metafazės plokštelė, kuridabar yra įsikūręabiejuose ląstelės galuose. The metafazinė plokštė yra plokštumos, esančios per veleno centrą, pavadinimassesuochromatidėsyra išdėstyti. Mikrovamzdeliaidabar yra nusiteikęatskirti seserines chromatides ir atnešti po vieną iš kiekvienos poros į kiekvieną ląstelės pusę.

Anafazė

Anafazė yra trečioji mitozės stadija. Anafazė vyksta per kelias minutes, kai susiformuoja seserų chromatidžių porosyra atskirtivienas nuo kito, dar kartą sudarydami atskiras chromosomas.Šios chromosomos yra ištraukiamosį priešingus ląstelės galus savo kinetochorais, nes mikrovamzdeliai sutrumpėja. Kiekvienas ląstelės galas gauna po vieną partnerį iš kiekvienos seserinių chromatidžių poros, užtikrinant, kad dviejose naujose dukterinėse ląstelėse bus identiška genetinė medžiaga.

Telofazė

Telofazė yra paskutinė mitozės stadija.Telofazėyra charakterizuojamassusidarant dviem naujiems dukteriniams branduoliams abiejuose besidalijančios ląstelės galuose. Šie naujai suformuoti branduoliai supa genetinę medžiagą, kuri išsivynioja taip, kad chromosomos grįžta į laisvai supakuotą chromatiną. Branduoliai taip pat vėl atsiranda naujuose branduoliuose, o mitozinis velenas suyra, kiekviena nauja ląstelė gauna savo DNR, organelių, membranų ir centriolių komplementą.Šiuo metu,ląstelė jau pradeda dalytis per pusę, kai prasideda citokinezė.

Citokinezė

Citokinezė yra antroji mitozinės fazės, kurios metu ląstelės dalijasi, dalisyra baigtasfiziškai atskiriant citoplazminius komponentus į dvi dukterines ląsteles. Nors daugumos eukariotų mitozės stadijos yra panašios, citokinezės procesas yra toksganaskiriasi eukariotams, turintiems ląstelių sieneles, pavyzdžiui, augalų ląsteles.

Tokiose ląstelėse kaip gyvūnų ląstelės, kuriostrūkumasląstelių sienelės, citokinezėpradeda sektianafazės pradžia. Susitraukiantis žiedas, sudarytas iš aktino gijų, susidaro tiesiai plazmos membranos viduje, ties buvusia metafazės plokštele. Aktino gijos traukia ląstelės pusiaują į vidų, sudarydamos plyšį. Šis plyšys arba „įtrūkimas“vadinamasį skilimo vaga. Vaga gilėja, nesaktinasžiedas susitraukia, o galiausiai membrana ir ląstelėyra suskaldytidviejose (žr. paveikslėlį žemiau).

Augalų ląstelėse skilimo vaga neįmanoma dėl standžių ląstelių sienelių, supančių plazmos membraną. Tarp dukterinių ląstelių turi susidaryti nauja ląstelės sienelė. Tarpfazės metu Golgi aparatas kaupia fermentus, struktūrinius baltymus ir gliukozės molekules, prieš suskaidydamas į pūsleles ir pasiskirstydamas besidalijančioje ląstelėje. Telofazės metu šios Golgi pūslelės juda ant mikrotubulių, kad susikauptų metafazės plokštelėje. Ten pūslelės susilieja nuo centro link ląstelės sienelių; ši struktūravadinamasa ląstelių plokštelė. Kai susilieja daugiau pūslelių, ląstelės plokštelė didėja, kol susilieja su ląstelės sienele ląstelės periferijoje. Fermentai naudoja gliukozę, susikaupusią tarp membranų sluoksnių, kad sukurtų naują celiuliozės ląstelių sienelę. Golgi membranos tampa plazmine membrana abiejose naujos ląstelės sienelės pusėse (žrbpaveikslėlyje žemiau).

A dalyje prie buvusios metafazės plokštelės gyvūno ląstelėje susidaro skilimo vaga.Nupiešiama plazminė membranaį žiedąaktinaspluoštai susitraukia tik membranos viduje. Skilimo vaga gilėja ikiląstelės suspaudžiamosdviese. Iš dalies (b), Golgi pūslelės susilieja prie buvusios metafazės plokštelės augalo ląstelėje. Pūslelės susilieja ir sudaro ląstelės plokštelę. Ląstelės plokštelė auga nuo centro link ląstelės sienelių.Padaromos naujos ląstelių sienelėsnuo pūslelių turinio.

Ląstelių ciklasPatikrinimo taškai

Labai svarbu, kad dukterinės ląstelės būtų beveik tikslios pirminės ląstelės dublikatai. Chromosomų dubliavimosi ar pasiskirstymo klaidos sukelia mutacijas, kurios gali pereiti prie kiekvienos naujos ląstelės, pagamintos iš nenormalios ląstelės. Siekiant užkirsti kelią pažeistai ląstelei toliau dalytis, yra vidaus kontrolės mechanizmai, veikiantys trimis pagrindiniais ląstelių ciklo kontroliniai taškai kuriameląstelių ciklas gali būti sustabdytaskol bus palankios sąlygos. Šie kontroliniai taškai yra netoli G pabaigos1, prie G2–M perėjimas, ir metafazės metu (žr. paveikslėlį žemiau).

Ląstelių ciklas yra kontroliuojamastrijuose patikros punktuose.Įvertinamas DNR vientisumasprie G1 patikros punktas.Įvertinamas tinkamas chromosomų dubliavimasisprie G2 patikros punktas.Kiekvienos priedaskinetochoreį verpstės pluoštąM patikros punkte.

G1 patikros taškas

G1 Kontrolinis taškas nustato, ar visos sąlygos yra palankios ląstelių dalijimuisi pereiti į S fazę, kurioje vyksta DNR replikacija. G1 Kontrolinis taškas, dar vadinamas ribojimo tašku, yra taškas, kuriame ląstelė negrįžtamai įsitraukia į ląstelių dalijimosi procesą. Be tinkamų atsargų ir ląstelių dydžio, tikrinama, ar nepažeista genomo DNR G1 patikros punktas.Ląstelė, kuri neatitinka visų reikalavimų, nebus paleistaį S fazę.

G2 patikros taškas

G2 patikros punktų juostospatekimas į mitozinę fazę, jei nesilaikoma tam tikrų sąlygų. Kaip ir G1 kontrolinis taškas, ląstelės dydis ir baltymairezervai vertinami. Tačiau svarbiausias vaidmuo G2 patikros punktas yra tai užtikrintiVisi išchromosomos turibuvo pakartotasir kad replikuota DNRnėra pažeistas.

M kontrolinis punktas

M kontrolinis taškas atsiranda netoli mitozės metafazės stadijos pabaigos.Taip pat žinomas M patikros punktaskaip verpstės kontrolinis taškas, nes jis nustato, ar visos seserinės chromatidėsyra tinkamai pritvirtintiį verpstės mikrovamzdelius. Kadangi seserinių chromatidžių atskyrimas anafazės metu yra negrįžtamas žingsnis, ciklas nevyks tol, kol nepasireikš kiekvienos seserinių chromatidžių poros kinetochorai.yra tvirtai pritvirtintiį verpstės pluoštus, kylančius iš priešingų ląstelės polių.

Pastaba

Stebėkite, kas vyksta G1, G2, ir M kontrolinius taškus, apsilankę šioje ląstelių ciklo animacijoje.

Kai ląstelės ciklas tampa nevaldomas

Dauguma žmonių supranta, kad vėžys ar navikaiyra sukeltosnenormalios ląstelės, kurios nuolat dauginasi. Jei nenormalios ląstelės ir toliau nesiliauja dalijamos, jos gali pažeisti aplinkinius audinius, išplisti į kitas kūno dalis ir galiausiai baigtis mirtimi. Sveikose ląstelėse griežti ląstelių ciklo reguliavimo mechanizmai neleidžia tai įvykti, o ląstelių ciklo kontrolės nesėkmės gali sukelti nepageidaujamą ir pernelyg didelį ląstelių dalijimąsi.Valdymo nesėkmes gali sukelti paveldėti genetiniai anomalijos, kurios pažeidžia tam tikros „stop“ funkciją.“ ir „eiti“ signalus. Aplinkos įžeidimas, pažeidžiantis DNR, taip pat gali sukelti šių signalų disfunkciją. Dažnai vėžį sukelia genetinės polinkio ir aplinkos veiksnių derinys.

Procesas, kai ląstelė pabėga iš savo įprastos kontrolės sistemos ir tampa vėžine, galiiš tikrųjųvyksta visame kūneganadažnai. Laimei, tam tikros imuninės sistemos ląstelės gali atpažinti vėžinėmis ląsteles ir jas sunaikinti. Tačiau kai kuriais atvejais vėžinės ląstelės lieka neaptiktos ir toliau dauginasi. Jei susidaręs navikas nekelia grėsmės aplinkiniams audiniams, taiyra pasakytabūti gerybinis ir paprastai galibūti lengvai pašalintas. Jei galima pažeisti, navikasManomapiktybinisirpacientui diagnozuojamasu vėžiu.

Homeostatinis disbalansas: vėžys kyla dėl homeostatinio disbalanso

Vėžys yraitinsudėtinga būklė, galinti atsirasti dėl įvairių genetinių ir aplinkos priežasčių. Paprastai ląstelės DNR mutacijos ar aberacijos, kurios pažeidžia normalias ląstelių ciklo kontrolės sistemas, sukelia vėžinius navikus. Ląstelių ciklo kontrolė yra homeostatinio mechanizmo, palaikančio tinkamą ląstelių funkciją ir sveikatą, pavyzdys. Vykstant ląstelės ciklo fazėms, daugybė tarpląstelinių molekulių suteikia sustojimo ir eigos signalus, kad reguliuotų judėjimą į kitą fazę.Šie signalai palaikomisudėtinga pusiausvyra, kad ląstelė pereitų į kitą fazę tik tada, kai ji bus paruošta.Galima manyti, kad ši homeostatinė ląstelių ciklo kontrolėkaip automobilio pastovaus greičio palaikymo sistema. Kruizo kontrolė nuolat taikys reikiamą pagreitį, kad išlaikytų norimą greitį, nebent vairuotojas nuspaustų stabdžius. Tokiu atveju automobilis sulėtins greitį. Panašiai ląstelė apima molekulinius pasiuntinius, tokius kaipciklinai, kurios stumia ląstelę į priekį cikle.

Be tociklinai, baltymų klasė, kuriyra užkoduotigenai, vadinami proto-onkogenais, teikia svarbius signalus, kurie reguliuoja ląstelių ciklą ir judina jį į priekį. Proto-onkogeno produktų pavyzdžiai yra ląstelių paviršiaus receptoriai, skirti augimo faktoriams arba ląsteles signalizuojančios molekulės, dvi molekulių klasės, kurios gali skatinti DNR replikaciją ir ląstelių dalijimąsi. Priešingai, antroji genų klasė, žinoma kaip naviko slopinimo genai, ląstelės ciklo metu siunčia sustabdymo signalus. Pavyzdžiui, tam tikri naviką slopinančių genų baltyminiai produktai signalizuoja apie galimas DNR problemas ir taip sustabdo ląstelės dalijimąsi, o kiti baltymai signalizuoja.ląstelė miršta, jei ji bus pažeistanepataisomas. Kai kurie naviką slopinantys baltymai taip pat signalizuoja apie pakankamą aplinkinių ląstelių tankį, kurisnurodokad ląstelei nereikiašiuo metupadalinti. Pastaroji funkcija yra išskirtinai svarbi užkertant kelią naviko augimui: normalioms ląstelėms būdingas reiškinys, vadinamas „kontakto slopinimu;“, taigi, platus ląstelių kontaktas su kaimyninėmis ląstelėmis sukelia signalą, kuris sustabdo tolesnį ląstelių dalijimąsi.

Šios dvi kontrastingos genų klasės, proto-onkogenai ir auglio slopinimo genai, yra atitinkamai tarsi pačios ląstelės „kruizo kontrolės sistemos“ akceleratoriaus ir stabdžių pedalas. Įprastomis sąlygomis šie sustoja ir einasignalai palaikomiesant homeostatiniam balansui. Apskritaikalbėdamas, yra du būdai, kaip elemento pastovaus greičio palaikymo sistema gali prarasti kontrolę: blogai veikiantis (pernelyg aktyvus) akceleratorius arba netinkamai veikiantis (neaktyvus) stabdys. Kai proto-onkogenai yra pažeisti dėl mutacijos ar kitaip pakitę, jie galibūti konvertuotionkogenams, kurie gaminaonkoproteinųkurios stumia ląstelę į priekį cikle ir skatina ląstelių dalijimąsi net tada, kai to daryti nepageidautina. Pavyzdžiui, ląstelė, kuri turėtųbūti užprogramuotassusinaikinti (procesas vadinamas apoptoze)dėlVietoj to gali būti pažeistas didelis DNRbūti suaktyvintadaugintis onkoproteinu.Kita vertus, adisfunkcinis naviko slopinimo genas galinepavyktisuteikia ląstelei būtiną sustabdymo signalą, taip pat sukelia nepageidaujamą ląstelių dalijimąsi ir dauginimąsi.

Subtilus homeostatinis balansas tarp daugelio proto onkogenų ir naviką slopinančių genų subtiliai kontroliuoja ląstelių ciklą ir užtikrina, kad replikuotųsi tik sveikos ląstelės. Todėl šios homeostatinės pusiausvyros sutrikimas gali sukelti nenormalų ląstelių dalijimąsi ir vėžinių auglių atsiradimą.

Seksualinis dauginimasis

Seksualinis dauginimasis buvo ankstyva evoliucinė naujovė po eukariotinių ląstelių atsiradimo. Tai, kad dauguma eukariotų dauginasi lytiškai, yra jų evoliucinės sėkmės įrodymas. Daugeliui gyvūnų tai yra vienintelis dauginimosi būdas. Ir vis dėlto mokslininkai pripažįsta kai kuriuos tikrus seksualinio dauginimosi trūkumus. Iš pažiūros gali pasirodyti, kad palikuonių, kurie yra genetiškai identiški tėvams, yra daugiaupranašesnis. Jei pirminis organizmas sėkmingai užima buveinę, panašiai sėkmingi būtų palikuonys, turintys tuos pačius bruožus. Taip pat yra akivaizdi nauda organizmui, kuris gali susilaukti palikuonių iš nelytinio pumpurų atsiradimo, suskaidymo ar nelytinių kiaušinėlių. Šie dauginimosi būdai nereikalauja kito priešingos lyties organizmo. Nereikia eikvoti energijos ieškant ar pritraukiant draugą. Ta energija galibūti išleistassusilaukti daugiau palikuonių. Kai kurie organizmai, gyvenantys vienišą gyvenimo būdą, išlaikė galimybę daugintis nelytiškai. Be to, aseksualiose populiacijose kiekvienas individas gali daugintis. Priešingai, seksualinių populiacijų patinai (pusė populiacijos) patys nesusilaukia palikuonių. Dėl šios priežasties aseksuali populiacija teoriškai gali augti dvigubai greičiau nei seksualinė populiacija. Tai reiškia, kad konkurencijoje aseksualūs gyventojai turėtų pranašumą. Šie nelytinio dauginimosi pranašumai, kurie taip pat yra seksualinio dauginimosi trūkumai, turėtų reikšti, kad nelytinio dauginimosi rūšių skaičius turėtų būti dažnesnis.

Tačiau daugialąsčiai organizmai, kurie

išskirtinai

priklauso nuo nelytinio dauginimosi yra reti.

Taigi kodėl lytinis dauginimasis yra toks įprastas?

Tai yra vienas iš svarbių biologijos klausimų, ir nuo antrosios XX amžiaus pusės iki šiol buvo daug tyrinėjimų. Tikėtinas paaiškinimas yra tas, kad lytinio dauginimosi skirtumai tarp palikuonių yra labai svarbūs tų palikuonių išlikimui ir dauginimuisi. Vienintelis neseksualių organizmų genetinės variacijos šaltinis yra mutacija. Lytiškai besidauginančiuose organizmuose mutacijos

yra nuolat pertvarkomi

tarp kartų, kai tėvai sujungia savo unikalius genomus, ir

genai yra sumaišyti

į skirtingus derinius pagal procesą mejozė.

Raudonosios karalienės hipotezė

Nekyla abejonių, kad seksualinisdauginimasis suteikia evoliucinių pranašumų organizmams, kurieįdarbintišis mechanizmas susilaukti palikuonių. Probleminis klausimas yra kodėl, net ir susidūrus suiš pažiūrosstabilios sąlygos, lytinis dauginimasis išlieka, kai yra sunkesnis ir susilaukia mažiau palikuonių atskiriems organizmams? Variacija yra lytinio dauginimosi rezultatas, bet kodėl būtina nuolatinė variacija? Įveskite Raudonosios karalienės hipotezę, kurią pirmą kartą pasiūlė Leighas Van Valenas 1973 m.1Koncepcija buvo pavadintaremiantisRaudonosios karalienės lenktynės Lewiso Carrollo knygoje, Per žiūrėjimo stiklą, kurioje Raudonoji karalienė sako, kad reikia bėgti visu greičiu, kad išliktų ten, kur yra.

Visos rūšyskartu vystytissu kitais organizmais. Pavyzdžiui, plėšrūnaikartu vystytissu savo grobiu ir parazitaiskartu vystytissu savo šeimininkais. Puikus plėšrūnų ir jų grobio koevoliucijos pavyzdys yra unikalus naktį skraidančių šikšnosparnių ir jų kandžių grobio prisitaikymas. Šikšnosparniai grobį suranda skleisdami aukštus spragtelėjimus, tačiau kandys sukūrė paprastas ausis, kad girdėtų šiuos spragtelėjimus, kad galėtų išvengti šikšnosparnių. Kandys taip pat prisitaikė prie elgesio, pavyzdžiui, nuskrenda nuo šikšnosparnio, kai pirmą kartą jį išgirsta, arba staiga nukrenta ant žemės, kai šikšnosparnis yra ant jų. Šikšnosparniai sukūrė „tylius“ paspaudimusbandantkad išvengtų drugio klausos. Kai kurios kandys išplėtojo gebėjimą reaguoti į šikšnosparnių spustelėjimus savo spustelėjimu, kad supainiotų šikšnosparnių echolokacijos gebėjimus.

Kiekvienas nedidelis pranašumas, įgytas dėl palankių pokyčių, suteikia rūšiai pranašumą prieš artimus konkurentus, plėšrūnus, parazitus ar net grobį. Vienintelis būdas, kuris leis akartu vystositaip pat turi išlaikyti savo išteklių dalįnuolat tobulėtijos gebėjimas išgyventi ir susilaukti palikuonių. Kai viena rūšis įgyja pranašumą, kitos rūšys taip pat turi įgyti pranašumą, kitaip jie busnukonkuravo. Nė viena rūšis nepažengia per toli į priekį, nes genetinė lytinio dauginimosi palikuonių variacija suteikia visoms rūšims mechanizmą, leidžiantį sukurti prisitaikiusius individus. Rūšys, kurių individai negali neatsilikti, išnyksta. Raudonosios karalienės posakis buvo toks: „Norint likti toje pačioje vietoje, reikia visko, ką gali padaryti“. Tai tinkamas konkuruojančių rūšių koevoliucijos aprašymas.

Mejozė

Reikalingas lytinis dauginimasis apvaisinimas, dviejų ląstelių susijungimas iš dviejų atskirų organizmų. Jei kiekvienoje tose dviejose ląstelėse yra vienas chromosomų rinkinys, tada gautoje ląstelėje yra du chromosomų rinkiniai. Haploidas ląstelėse yra vienas chromosomų rinkinys, diploidas ląstelėse yra du chromosomų rinkiniai. Chromosomų rinkinių skaičius ląstelėje

vadinamas

jos ploidija lygiu. Jei reprodukcinis ciklas tęsis, diploidinė ląstelė turi kažkaip sumažinti savo chromosomų rinkinių skaičių, kad vėl galėtų įvykti apvaisinimas, kitaip kiekvienoje kartoje chromosomų rinkinių skaičius padvigubės. Taigi,

be to

apvaisinimas, lytinis dauginimasis apima branduolinį padalijimą, kuris sumažina chromosomų rinkinių skaičių.

Branduolinis dalijimasis, formuojantis haploidines ląsteles, kurios

vadinamas

mejozė,

yra susijęs

į mitozę. Sergant mitoze, tiek motininiai, tiek dukteriniai branduoliai yra tame pačiame ploidiškumo lygyje – diploidiniai daugumai augalų ir gyvūnų. Mejozė

įdarbina

daugelis tų pačių mechanizmų kaip mitozė. Tačiau pradinis branduolys visada yra diploidinis, o branduoliai, atsirandantys pasibaigus mejoziniam ląstelių dalijimuisi, yra haploidiniai. Norint pasiekti šį chromosomų skaičiaus sumažėjimą, mejozė

susideda iš

vienas chromosomų dubliavimosi ir du branduolio dalijimosi raundai. Kadangi įvykiai, vykstantys kiekviename iš padalijimo etapų, yra analogiški

mitozės įvykiams priskiriami tie patys sceniniai vardai

. Tačiau kadangi yra du padalijimo raundai,

nurodomas pagrindinis procesas ir etapai

su „I“ arba „II“. Taigi, mejozė I

yra

pirmasis mejozinio padalijimo turas ir

susideda iš

I profaze, I prometafaze ir pan. Mejozė II, kuriame vyksta antrasis mejozinio dalijimosi turas, apima II profazę, II prometafazę ir pan.

Mejozė I

Mejozėyra priešper tarpfazęsusidedantis išG1, S ir G2 fazės, kurios yra beveik identiškos fazėms prieš mitozę.

I fazė

Anksti I fazėje, dar nespėjus chromosomomsbūti matomasaiškiaimikroskopiškai, homologinės chromosomosyra pritvirtintijų galuose į branduolio apvalkalą baltymai. Homologinės chromosomos yra panašios, bet ne identiškos chromosomos. Pavyzdžiui, 12 chromosoma iš jūsų motinos ir 12 chromosoma iš jūsų tėvo bus kiekvienoje jūsų ląstelėje. Kiekvienoje 12 chromosomoje yra tie patys genai, dažniausiai tose pačiose vietose, tačiau kiekvienas genas gali būti skirtingas. Jūsų motinos 12 chromosomoje esantis genas A gali būti alelis R', o genas A 12 chromosomoje iš jūsų tėvo gali būti alelisr. Tokiose rūšyse kaip žmonės, nors X ir Y lytinės chromosomos nėra homologinės (dauguma jų genų skiriasi), jos turi nedidelę homologijos sritį, leidžiančią X ir Y chromosomoms susiporuoti I fazės metu.sinaptoneminiskompleksas vystosi tik tarp homologijos sričių. Sekant mejozės procesą bus labai svarbu suprasti, kas yra homologinės chromosomos.

Du homologiškichromsomosrodomi prieš DNR replikaciją. Kiekvienoje chromosomoje yra trys genai, kurių lokusas yra pažymėtas. Homologinėse chromosomose yra tie patys genai, tačiau jie nėra identiški. Kiekvienas iš jų gali turėti skirtingus kiekvieno geno alelius.
Šaltinis: http://mrphome.net/mrp/Homologous_Chromosome.html

Kaip branduolinis apvalkalaspradeda lūžtižemyn, su homologinėmis chromosomomis susiję baltymai suartina porą vienas kito. The sinaptoneminiskompleksas, baltymų gardelė tarp homologinių chromosomų, iš pradžių susiformuoja tam tikrose vietose, o paskui plinta ir apima visą chromosomų ilgį. Tvirtas homologinių chromosomų poravimasvadinamassinapsė. Sinapsėje,antchromatidėshomologinių chromosomų yra išlygintostiksliai vienas su kitu. Thesinaptoneminiskompleksas palaiko chromosomų segmentų keitimąsi tarp nesusijusių homologinių chromatidžių, ty procesą, vadinamą kryžminimu. Perėjimas per skardinębūti stebimasvizualiai po keitimo as chiasmata (vienaskaita= chiasma) (žr. paveikslėlį žemiau).

I fazės pradžioje homologinės chromosomos susijungia ir sudaro sinapsę.Chromosomos yra surištossandariai sujungti ir puikiai suderinti baltymų gardelės, vadinamos asinaptoneminiskompleksas ir pagalkohesinasbaltymai centromeroje.

Įsikūręs adresuintervalais išilgaisinaptoneminiskompleksiniai yra dideli baltymų mazgai, vadinami rekombinaciniai mazgeliai. Šios sąrankos žymi vėlesnių chiasmatos taškus ir tarpininkauja daugiapakopiam procesui kryžminisarba genetinė rekombinacija tarp neseserinių chromatidžių. Šalia kiekvienos chromatidės rekombinacijos mazgo yra dvigrandė DNRyra suskaldytas, nupjauti galaiyra modifikuojami, iružmezgamas naujas ryšystarp ne seserinių chromatidžių. Profazei progresuojant,sinaptoneminiskompleksaspradeda lūžtižemyn ir chromosomaspradėtikondensuotis. Kaisinaptoneminiskompleksasdingo, homologinės chromosomos lieka prijungtos viena prie kitos centromeroje ir chiasmatoje. Chiasmatos išlieka iki anafazės I. Chiasmų skaičius skiriasi priklausomai nuo rūšies ir chromosomos ilgio. Norint tinkamai atskirti homologines chromosomas I mejozės metu, kiekvienoje chromosomoje turi būti bent viena chiasma, tačiau gali būtitiek daug kiek25. Po kryžminimo,sinaptoneminiskompleksas suyra irkohesinastaip pat pašalinamas ryšys tarp homologinių porų. I fazės pabaigoje porosyra laikomikartu tik ties chiasmata (paveikslas žemiau) iryra vadinamitetradai nes dabar matomos keturios kiekvienos homologinės chromosomų poros seserinės chromatidės.

Kryžminiai įvykiai yra pirmasis mejozės sukeltų branduolių genetinės variacijos šaltinis. Vienas kryžminis įvykis tarp homologinių ne seserų chromatidų lemia abipusį lygiavertės DNR pasikeitimą tarp motinos chromosomos ir tėvo chromosomos. Dabar, kai ta sesuo chromatidyra perkeltasį gametąląstelėjis nešios dalį DNR iš vieno individo tėvo ir dalį DNR iš kito tėvo. Sesuo rekombinantinė chromatidė turi motinos ir tėvo genų derinį, kuris neegzistavo iki kryžminimo. Keli kryžminiai perėjimai vienoje chromosomos rankoje turi tą patį poveikį, keičiasi DNR segmentais, kad sukurtų rekombinantines chromosomas.

Kryžminimas vyksta tarp nesusijusių homologinių chromosomų chromatidžių. Rezultatas yra genetinės medžiagos mainai tarp homologinių chromosomų.


Galimas NB Diskusija Taškas

Kokie yra pagrindiniai skirtumai tarp I mejozės fazės ir mitozės fazės? Kodėl šie skirtumai tokie reikšmingi?


Prometafazėaš

Pagrindinis I prometafazės įvykisyraverpstės skaidulų mikrovamzdelių prisirišimas prie kinetochorų baltymų centromerose. Kinetochoro baltymai yramultiproteinųkompleksai, jungiantys chromosomos centromerus su mitozinio veleno mikrovamzdeliais. Mikrovamzdeliai auga iš centrosomų, esančių priešinguose ląstelės poliuose. Mikrovamzdeliai juda link ląstelės vidurio ir prisitvirtina prie vienos iš dviejų susiliejusių homologinių chromosomų. Mikrovamzdeliai prisitvirtina prie kiekvienos chromosomos kinetochoros. Kiekvienam homologinės poros nariui pritvirtinus prie priešingų ląstelės polių, kitoje fazėje mikrovamzdeliai gali atskirti homologinę porą. Verpstės pluoštas, pritvirtintas prie kinetochorovadinamaskinetochorinis mikrotubulas. Prometafazės pabaigojeAš, kiekviena tetrada yra pritvirtintaį mikrovamzdelius iš abiejų polių, o viena homologinė chromosoma yra priešais kiekvieną polių. Homologinės chromosomosvis dar laikomikartu chiasmatoje. Be to, branduolinė membrana visiškai sugedo.

I metafazė

Metafazės metuAš, homologinės chromosomos yra išsidėsčiusiosląstelės centre, kai kinetochorai atsukti į priešingus polius. Homologinės poros atsitiktinai orientuojasi ties pusiauju. Pavyzdžiui, jeidu homologiniai 1 chromosomos nariai yra pažymėtia irb, tada chromosomos galėtų išsirikiuotia-b, arbab-a.Tai svarbu nustatant lytinių ląstelių pernešamus genus, nes kiekviena gaus tik vieną iš dviejų homologinių chromosomų.Tai vadinamaNepriklausomas asortimentas. Prisiminkite, kad homologinės chromosomos nėra tapačios, jose yra nedideli genetinės informacijos skirtumai, todėl kiekviena gameta turi unikalią genetinę sandarą.

Šis atsitiktinumas yra fizinis pagrindas sukurti antrąją palikuonių genetinės variacijos formą. Apsvarstykite, kad homologinės lytiškai besidauginančio organizmo chromosomosiš pradžių yra paveldimikaip du atskiri rinkiniai, po vieną iš kiekvieno iš tėvų. Kaip pavyzdį naudojant žmones, vienas 23 chromosomų rinkinys yra motinos padovanotame kiaušinyje. Tėvas suteikia kitą 23 chromosomų rinkinį spermoje, kuri apvaisina kiaušinėlį. Kiekviena daugialąsčio palikuonio ląstelė turi dviejų pirminių homologinių chromosomų rinkinių kopijas. I mejozės fazėje homologinės chromosomos sudaro tetradas. I metafazėje šios poros išsirikiuoja vidurio taške tarp dviejų ląstelės polių ir sudaro metafazės plokštę. Nesyra vienodos galimybėsmikrotubulinis pluoštas susidurs su motinos ar tėvo paveldėta chromosoma, tetradų išsidėstymas metafazinėje plokštelėje yra atsitiktinis. Bet kuri iš motinos paveldėta chromosoma gali susidurti su bet kuriuo poliu. Bet kuri iš tėvo paveldėta chromosoma taip pat gali susidurti su bet kuriuo poliu. Kiekvienos tetrados orientacija nepriklauso nuo kitų 22 tetradų orientacijos.

Šis įvykis – atsitiktinis (arba nepriklausomas) homologinių chromosomų pasiskirstymas metafazės plokštelėje – yra antrasis mechanizmas, sukeliantis gametų ar sporų pokyčius.Kiekvienoje ląstelėje, kurioje vyksta mejozė, tetradų išsidėstymas skiriasi. Variacijų skaičiusyra priklausomasapie rinkinį sudarančių chromosomų skaičių. Yra dvi orientacijos metafazės plokštėje galimybės; įgalimatodėl lygiavimų skaičius yra lygus 2n, kur n yra chromosomų skaičius rinkinyje. Žmonės turi 23 chromosomų poras, todėl jų yra daugiau nei aštuoni milijonai (223) įmanomagenetiškai išskirtinisgametos. Į šį skaičių neįeina kintamumasbuvo sukurtas anksčiauseserinėse chromatidėse kryžminimo būdu. Atsižvelgiant į šiuos du mechanizmus, labai mažai tikėtina, kad bet kurios dvi haploidinės ląstelės, atsirandančios dėl mejozės, turės tokią pačią genetinę sudėtį (žr. paveikslėlį žemiau).

Apibendrinti I mejozės genetines pasekmes, motinos ir tėvo genusyra rekombinuotiDėl kryžminių įvykių, kurie įvyksta tarp kiekvienos homologinės poros I fazės metu. Be to, atsitiktinis tetradų pasirinkimas metafazės plokštelėje sukuria unikalų motinos ir tėvo chromosomų derinį, kuris pateks į gametas.

Atsitiktinis, nepriklausomas asortimentas metumetafazėaš galiubūti įrodytaatsižvelgiant į ląstelę su dviejų chromosomų rinkiniu (n= 2).Tokiu atveju, yra dugalimaišdėstymai pusiaujo plokštumoje metafazėje I. Iš visogalimaskirtingų lytinių ląstelių skaičius yra 2n, kurnlygus chromosomų skaičiui rinkinyje. Šiame pavyzdyje yra keturios galimos lytinių ląstelių genetinės kombinacijos. Sun= 23 žmogaus ląstelėse, jų yra per 8 mlngalimatėvo ir motinos chromosomų deriniai.

Anafazė I

I anafazėje mikrovamzdeliai ištraukia susietas chromosomas. Seserinės chromatidės lieka tvirtai surištoskartucentromeroje.Thechiasmatayra sulaužytianafazėje I, kai prie susiliejusių kinetochorų prisijungę mikrovamzdeliai ištraukia homologines chromosomas.

I telofazė ir citokinezė

Telofazėje atskirtos chromosomos patenka į priešingus polius. Thepriminimastipinių telofazės įvykių gali įvykti arba neįvykti, priklausomai nuo rūšies. Kai kuriuose organizmuose chromosomosdekondensuotio aplink chromatides telofazėje I susidaro branduoliniai apvalkalai. Kituose organizmuose citokinezė – citoplazminių komponentų fizinis atskyrimas į dvi dukterines ląsteles – vyksta branduoliams nereformuojant. Beveik visų rūšių gyvūnams ir kai kuriems grybams citokinezė atskiria ląstelių turinį skilimo vaga (susiaurėjaaktinasžiedas, vedantis į citoplazmos dalijimąsi). Augaluose,susidaro ląstelės plokštelėląstelių citokinezės metu, kai Golgi pūslelės susilieja metafazės plokštelėje. Dėl šios ląstelės plokštelės galiausiai susidarys ląstelės sienelės, kurios atskiria dvi dukterines ląsteles.

Dvi haploidinės ląstelės yragalaspirmojo mejozinio padalijimo rezultatas. Ląstelės yra haploidinės, nes kiekviename poliuje yra tik viena iš kiekvienos homologinių chromosomų poros. Todėl yra tik vienas visas chromosomų rinkinys.Štai kodėlląstelėsyra laikomihaploidas – yra tik vienas chromosomų rinkinys, nors kiekvienas homologas vis dar yrasusideda išdvi seserinės chromatidės. Prisiminkite, kad seserinės chromatidės yra tik vienos iš dviejų homologinių chromosomų kopijos (išskyrus pokyčius, atsiradusius perėjimo metu). II mejozės atveju šios dvi seserinės chromatidės atsiskirs, sukurdamos keturias haploidines dukterines ląsteles.

Mejozė II

Kai kuriose rūšyse ląstelės patenka į trumpą tarpfazę arba interkinezė, prieš patenkant į mejozę II. Interkinezei trūksta S fazės, todėlchromosomos nesidubliuoja. Dvi ląstelės, pagamintos I mejozės metu, sinchroniškai išgyvena II mejozės įvykius. II mejozės metu seserinės chromatidės dviejose dukterinėse ląstelėse atsiskiria ir susidaro keturios naujos haploidinės gametos. II mejozės mechanika yrapanašus įmitozė, išskyrus tai, kad kiekviena besidalijanti ląstelė turi tik vieną homologinių chromosomų rinkinį. Todėl kiekviena ląstelė turi pusę seserinių chromatidžių skaičiaus, kad išsiskirtų kaip diploidinė ląstelė, kuriai vyksta mitozė.

II fazė

Jei chromosomosdekondensuotasI telofazėje jie vėl kondensuojasi.Jei susidarytų branduoliniai apvalkalai, jie suskaidomi į pūsleles. Centrosomos, kuriosbuvo dubliuojamiinterkinezės metu tolsta vienas nuo kito link priešingų polių ir naujų verpsčiųsusidaro.

PrometafazėII

Branduoliniai apvalkalaiyra visiškai sulaužytižemyn, ir velenasyra pilnai suformuotas. Kiekviena sesuo chromatidė sudaro atskirą kinetochorą, kuri prisitvirtina prie mikrotubulių iš priešingų polių.

II metafazė

Seserinės chromatidės yra maksimaliai kondensuotos ir išlygiuotos ties ląstelės pusiauju.

II anafazė

Sesuo chromatidėsyra traukiamiatskirti kinetochorų mikrovamzdeliais ir judėti link priešingų polių. Nekinetochoriniai mikrovamzdeliai pailgina ląstelę.

Chromosomų derinimo procesas I ir II mejozės atveju skiriasi. Prometafazėjeaš,mikrovamzdeliaipritvirtinkite prie lydytuvokinetochoreshomologinių chromosomų, o homologinės chromosomos yra išsidėsčiusios I metafazės ląstelės viduryje. I anafazėje homologinės chromosomos atsiskiria. II prometafazėje mikrovamzdeliai prisijungia prie seserinių chromatidžių kinetochorų irsesuochromatidėsyra sutvarkytiII metafazės ląstelių viduryje. II anafazėje,sesuochromatidėsyra atskirti.

II telofazė ir citokinezė

Chromosomos patenka į priešingus polius ir pradedadekondensuoti. Aplink chromosomas susidaro branduoliniai apvalkalai. Citokinezė padalija dvi ląsteles į keturias unikalias haploidines ląsteles.Šiuo metu,naujai susidarę branduoliai abu yra haploidiniai. Pagamintos ląstelės yra genetiškai unikalios dėl atsitiktinio tėvo ir motinos homologų asortimento ir dėl motinos ir tėvo chromosomų segmentų (su jų genų rinkinių) rekombinavimo, kuris vyksta kryžminimo metu.Aprašytas visas mejozės procesasžemiau esančiame paveikslėlyje.

Gyvūno ląstelė, kurios diploidinis skaičius yra keturi (2n = 4), pereina per mejozės stadijas ir sudaro keturias haploidines dukterines ląsteles.


Galimas NB Diskusija Taškas

Ar kada nors mėgavotės vaisiaus be sėklų patogumu? Jei valgėte šiuolaikinį bananą, vadinasi, vartojote triploidinį vaisių. Nors laukiniai vaisiai yra diploidiniai ir gali lytiškai daugintis, bananai be sėklų atsiranda dėl mutacijų, planuojamų hibridizacijų ir gali daugintis nelytiniu būdu. Paaiškinkite, kodėl triploidiniai organizmai negali sėkmingai patirti mejozės. Ar galite įsivaizduoti kokių nors pranašumų, jei būtų triploidas, o ne diploidas?


Mitozės ir mejozės palyginimas

Mitozė ir mejozė yra eukariotinių ląstelių branduolio dalijimosi formos. Jie turi tam tikrų panašumų, bet taip pat turi ryškių skirtumų, dėl kurių gaunami labai skirtingi rezultatai. Mitozė yra vienas branduolio padalijimas, dėl kurio susidaro du branduoliaipaprastai yra skaidomosį dvi naujas ląsteles. Branduoliai, atsirandantys dėl mitozinio dalijimosi, yra genetiškai identiški pradiniam branduoliui. Jie turi tiek pat chromosomų rinkinių, vieną rinkinįjeiguhaploidinės ląstelės ir du rinkiniaijeigudiploidinės ląstelės. Daugumoje augalų ir visų gyvūnų rūšių dažniausiai diploidinės ląstelės patiria mitozę, kad susidarytų naujos diploidinės ląstelės. Priešingai, mejozėsusideda išdu branduolių padalijimas, dėl kurio susidaro keturi branduoliai, kuriepaprastai yra skaidomosį keturias naujas ląsteles. Branduoliai, atsirandantys dėl mejozės, nėra genetiškaiidentiškiir juose yra tik vienas chromosomų rinkinys. Tai yra pusė chromosomų rinkinių skaičiaus originaleląstelė,kuri yra diploidinė.

Pagrindiniai skirtumai tarp mitozės ir mejozės atsiranda I mejoze, kuri yra labai skiriasi nuo mitozės. I mejozės metu homologinės chromosomų poros susieja viena su kita,yra surištikartususinaptoneminiskompleksas, išsivysto chiasmata ir vyksta kryžminimas tarp seserinių chromatidų ir išilgai metafazės plokštės išsirikiuoja į tetradas su kinetochoro pluoštais iš priešingų veleno polių, pritvirtintų prie kiekvieno homologo kinetochoro tetradoje.Visa taiįvykiai vyksta tik mejoze I.

Kai chiasmata išsisprendžia ir tetradasulaužytasiki su homologais persikelia įvienas ar kitas stulpasploidijos lygis – chromosomų rinkinių skaičius kiekviename būsimame branduolyje – turibuvo sumažintasnuo dviejų iki vieno. Dėl šios priežasties mejozėAš nukreiptasį kaip a redukcijos skyrius. Tokio ploidiškumo lygio sumažėjimo mitozės metu nėra.

Mejozė II yra daug labiau analogiška mitoziniam dalijimuisi.Tokiu atveju, pasikartojančios chromosomos (tik vienas jų rinkinys) išsirikiuoja metafazės plokštelėje su padalintomis kinetochoromis, pritvirtintomis prie kinetochorų skaidulų iš priešingų polių. II anafazės metu, kaip ir mitozinėje anafazėje, kinetochorai dalijasi ir viena sesuo chromatidė, dabar vadinama chromosoma,yra traukiamasį vieną stulpą tuo tarpukita sesuochromatidasyra traukiamasį kitą ašigalį. Jei to nebūtųuž tai, kadjei būtų įvykęs kryžminimas, kiekvienos atskiros II mejozės padalijimo produktai būtų identiški (kaip ir mitozėje). Vietoj to, jie skiriasi, nes visada buvo bent vienas kryžminis perėjimas vienoje chromosomoje. Mejozė II nėra redukcinis padalijimas, nes nors gautose ląstelėse yra mažiau genomo kopijų, vis tiek yra vienas chromosomų rinkinys, kaip buvo I mejozės pabaigoje.

Prieš mejozę ir mitozę vyksta vienas DNR replikacijos raundas; tačiau mejozė apima du branduolio padalijimus. Keturios dukterinės ląstelės, atsirandančios dėl mejozės, yra haploidinės ir genetiškai skirtingos. Dukterinės ląstelės, atsirandančios dėl mitozės, yra diploidinės ir identiškos pirminei ląstelei.

Mejozės evoliucijos paslaptis

Kai kurios organizmų savybės yra taip plačiai paplitusios ir esminės, kad kartais sunku prisiminti, kad jos išsivystė kaip ir kiti paprastesni bruožai. Mejozė yra tokia nepaprastai sudėtinga ląstelių įvykių serija, kad biologams buvo sunku iškelti hipotezes ir išbandyti, kaip ji galėjo išsivystyti. Nors mejozėyra neatsiejamai susipynęssu lytiniu dauginimu ir jo pranašumais bei trūkumais, svarbu atskirti mejozės raidos ir lyties raidos klausimus, nes ankstyvoji mejozė galėjo būtipranašesnisdėl kitų priežasčių nei dabar. Mąstyti už langelio ribų ir įsivaizduoti, kas ankstinaudos išmejozė galėjo būti yra vienas iš būdų atskleisti, kaip ji galėjo išsivystyti.

Mejozė ir mitozė turi akivaizdžių ląsteliųprocesusir logiška, kad mejozė išsivystė iš mitozės. Sunkumas slypi aiškiuose skirtumuose tarp mejozės I ir mitozės. Adamas Wilkinsas ir Robinas Holliday2 apibendrino unikalius įvykius, kurie turėjo įvykti mejozės evoliucijai iš mitozės. Šie žingsniai yra homologinės chromosomų poros, kryžminiai mainai, seserinės chromatidės, likusios prijungtos anafazės metu, ir DNR replikacijos slopinimas tarpfazėje. Jie teigia, kad pirmasis žingsnis yra sunkiausias ir svarbiausias, o supratimas, kaip jis vystėsi, evoliucijos procesas taptų aiškesnis. Jie siūlo genetinius eksperimentus, kurie galėtų atskleisti sinapsės evoliuciją.

Yra ir kitų būdų suprasti vykstančią mejozės raidą. Skirtingasformosmejozė egzistuoja vienaląsčiams protistams. Kai kurios atrodo paprastesnės ar „primityvesnės“ mejozės formos. Palyginus skirtingų protistų mejozinius pasiskirstymus, gali paaiškėti mejozės raida. Marilee Ramesh ir kolegos 3 palygino genus, susijusius su protistų mejoze, kad suprastų, kada ir kur galėjo išsivystyti mejozė. Nors tyrimai vis dar vyksta, naujausi protistų mejozės tyrimai rodo, kad kai kurie mejozės aspektai galėjo išsivystyti vėliau nei kiti. Toks genetinis palyginimas gali mums pasakyti, kokie mejozės aspektai yra seniausi ir iš kokių ląstelių procesų jie galėjo pasiskolinti ankstesnėse ląstelėse.

Nuoroda į mokymąsi

Spustelėkite šios interaktyvios animacijos veiksmus, kad palygintumėte ląstelių dalijimosi mejozinį procesą su mitozės procesu: Kaip ląstelės dalijasi.

IŠNAŠOS

  1. Leigh Van Valen, „Naujas evoliucijos dėsnis“, Evolutionary Theory 1 (1973): 1–30.
  2. Adam S. Wilkins ir Robin Holliday, „Mejozės evoliucija iš mitozės“, Genetika 181 (2009): 3–12.
  3. Marilee A. Ramesh,Shehre-Banoo Malikas ir Johnas M. Logsdonas, jaunesnysis, „Mejotinių genų filogenetinis inventorius: sekso įrodymai Giardija ir ankstyvoji eukariotinė mejozės kilmė“, Dabartinė biologija 15 (2005):185–91.