Tothom sap que amb la reproducció sexual sorgeix un nou organisme com a resultat de la fusió de dos gàmetes (cèl·lules sexuals). La gametogènesi, o la formació de cèl·lules generatives, es produeix mitjançant una divisió específica anomenada meiosi. Quina és l'essència d'aquest procés, quines són les seves etapes, explicarem en aquest article.
Una mica de coneixement general
Per a la majoria dels organismes heterosexuals del nostre planeta, la reproducció sexual és característica. En aquest cas, els gàmetes tenen un conjunt de mig cromosoma, que s'anomena haploide (n). Com a resultat de la fusió dels gàmetes, es forma un zigot, en el qual es restaura la diploïdia, i el conjunt de cromosomes es designa 2n, que és l'essència de la meiosi (breument).
Per exemple, la Drosophila (mosca de la fruita) només té 4 cromosomes: aquest és un conjunt diploide. Els gàmetes del seu nucli només tenen 2 cromosomes. En els humans, a cada cèl·lula del nucli hi ha 46 cromosomes, i als gàmetes (òvul i esperma) - 23 cadascun.
Peròla restauració de la diploïdia durant la reproducció sexual és només una petita part del que és l'essència de la meiosi.
Cromosomes i cromàtides
Per entendre el material següent, és important entendre la diferència entre els dos.
Els cromosomes (s'utilitza la designació n) s'anomenen portadors de material genètic, però simplement es tracta de molècules d'ADN (àcid desoxiribonucleic), es multipliquen en espiral i es troben al nucli de les cèl·lules eucariotes (que tenen un nucli amb una funda de membrana).) organismes. En la forma en què estem acostumats a veure'ls als llibres de text i llibres de referència (la foto de d alt mostra cromosomes humans), només es noten durant la interfase, abans de la divisió cel·lular, quan ja s'han duplicat.
Però les cromàtides (indicades amb) - aquesta és només la part estructural del cromosoma, que ja ha passat pel procés de replicació (doblament) a la interfase abans de la divisió cel·lular. Una cromàtida és una de les dues còpies d'ADN que estan connectades en aquest moment per una constricció especial (centròmer).
Mentre dues cromàtides estiguin connectades per un centròmer, s'anomenen cromàtides germanes. I només durant la divisió sexual de les cèl·lules (meiosi) es separen i representen unitats independents de material hereditari, i si es produïa l'encreuament entre elles (més en parlarem més endavant), llavors patien canvis en la seqüència gènica..
Tots els cromosomes són diferents en forma i mida dins d'un parell homòleg (idèntic). Tot el conjunt de cromosomes de les cèl·lules de la mateixa espècie s'anomena cariotip. Així, en humans, el cariotip és de 46 cromosomes,dels quals 22 parells són homòlegs o autosomes, i 23 parells són cromosomes sexuals (X i Y). En els gàmetes humans (espermatozoides i òvuls) hi ha un mig conjunt (haploide) de cromosomes: 23 autosomes i 1 cromosoma sexual (X o Y).
Només la meiosi proporciona aquest conjunt de gàmetes.
Divisió cel·lular especial
Divisió específica amb formació de cèl·lules germinals: la meiosi (de la paraula grega Μείωσις, que significa reducció) és un conjunt de dues divisions cel·lulars consecutives, com a resultat de les quals el nucli es divideix dues vegades i els cromosomes només una vegada. A causa d'això, es produeix una disminució (reducció) del cromosoma fixat en els gàmetes a la meitat, que en fusionar-se restaura la diploïdia del zigot. Aquesta és la seva importància biològica.
La meiosi (les seves fases) en tots els organismes vius es produeix de la mateixa manera:
- La primera divisió (reducció), després de la qual el nombre de cromosomes es redueix a la meitat.
- La segona divisió (equacional) es produeix com una divisió simple (mitosi). També s'anomena anivellació.
Primera divisió meiòtica
Durant la preparació d'una cèl·lula per a la divisió (interfase) al nucli, el nombre de cromosomes es duplica (n'hi ha 4 n), que és típic de les cèl·lules que es divideixen per divisió simple (mitosi). A les cèl·lules dels precursors dels gàmetes (en humans, espermatòcits i oòcits), aquesta duplicació no es produeix en la interfase, i la cèl·lula comença la meiosi amb un conjunt de cromosomes 2n i passa.els passos següents:
- Profase I. En aquesta etapa, els cromosomes es tornen més densos i més propers. Es produeix la conjugació (adhesió) de cromosomes homòlegs (un parell), durant la qual es produeix l'encreuament. Aquest procés només és característic de la meiosi (quina és l'essència, descriurem a continuació). Aleshores es separen els cromosomes, es destrueix la closca del nucli cel·lular i comença a formar-se el fus de divisió.
- Metafase I. Les fibres del fus s'uneixen als centròmers dels cromosomes, i elles mateixes estan situades al llarg de l'equador de divisió una enfront de l' altra, i no al llarg de la mateixa línia (com a la mitosi).
- Anafase I. Els fils del fus estiren els cromosomes fins als pols. Breument, el significat i l'essència de la meiosi rau en aquesta fase de divisió: els pols tenen n cromosomes.
- Telofase I. En aquesta etapa, es formen embolcalls nuclears. En animals i algunes plantes, es produeix una divisió addicional del citoplasma i es formen dues cèl·lules filles.
Les cèl·lules formades entren a la interfase, que és molt curta o és absent.
Segona divisió meiòtica
La meiosi II té les mateixes fases:
- Profase II. Els cromosomes es fan més densos, les membranes nuclears desapareixen i el fus de fissió comença a aparèixer (foto de d alt).
- Durant la metafase II, la formació de l'eix continua i els cromosomes es troben al llarg de l'equador de divisió.
- Anafase II. Els cromosomes s'estiren fins als pols de la cèl·lula (foto a continuació).
- Telofase II. Es formen membranes nuclears, el citoplasma es divideix entredues cel·les.
Amb aquesta divisió, el nombre de cromosomes no canvia, però cadascun d'ells consta només d'una cromàtida (unitat estructural). Aquesta és l'essència de la meiosi II. Les cèl·lules es formen amb un conjunt haploide de cromosomes a cada (n).
Importància biològica de la meiosi
Què és, ja ha quedat clar:
- La meiosi és un mecanisme perfecte que assegura la constància del cariotip (nombre de cromosomes) d'una espècie inherent a la reproducció sexual.
- A causa de dues divisions consecutives de la meiosi, el nombre de cromosomes dels gàmetes esdevé haploide i esdevé lògic restaurar la diploïdia quan es fusionen (fecunden) amb la formació d'un zigot amb el cariotip diploide original.
- És la meiosi la que proporciona propietats als organismes com la variabilitat. A la profase I, a causa de l'encreuament, i a l'anafase I, a causa del fet que els cromosomes homòlegs amb diferents gens poden acabar en diferents gàmetes.
Què és Crossover
Tornem a la profase I de la meiosi. És en aquest moment, quan els cromosomes homòlegs s'han apropat i gairebé s'han enganxat, que es pot produir un intercanvi entre ells de qualsevol lloc. És aquest intercanvi el que s'anomena crossing over, que traduït literalment de l'anglès (crossing over) significa creuar o creuar.
En altres paraules, una part d'un cromosoma pot intercanviar llocs amb la mateixa part d'un altre cromosoma del mateix parell. Aquest mecanisme proporciona variabilitat genètica recombinativa dels organismes. remenantgens provoca una major biodiversitat dins d'una sola espècie.
Cicle vital i meiosi
Depenent de quina etapa del cicle vital es produeix la meiosi, hi ha tres tipus de meiosi en biologia:
- La inicial (zigot) es produeix immediatament després de la fecundació al zigot. Aquest tipus de meiosi és típic dels organismes amb predomini de la fase haploide en el cicle vital. Es tracta de fongs (ascomicets i basidomicets), algunes algues (chlamydomonas), protozous (esporozous).
- La meiosi intermèdia (espora) es produeix durant la formació d'espores en organismes amb una alternança uniforme de formes diploides i haploides. Es tracta d'espores superiors (molses, molses de porra, cues de cavall, falgueres), gimnospermes i angiospermes. Entre els animals, aquest tipus de meiosi és característic dels foraminífers de protozous marins.
- La meiosi final (gamètica) és inherent a tots els animals pluricel·lulars, les algues fucus i alguns protozous (ciliats). En aquests organismes, la fase diploide predomina en el cicle vital i només els gàmetes tenen un conjunt haploide de cromosomes.
Resumeix
Els alumnes es familiaritzen amb l'essència de la meiosi a 6è de primària quan estudien protozous, algues i passen a l'estudi de la biologia vegetal. Aquest concepte clau de la biologia general i els mecanismes de formació de les cèl·lules germinals (gàmetes) ens permet entendre els elements comuns de tota la vida al nostre planeta, entendre els diferents cicles de vida de plantes i animals.
A més, és la meiosi el que hauríem de seragraeixen la diversitat intraespecífica de l'espècie biològica Homo sapiens. Durant l'estudi de la biologia a les classes posteriors, els estudiants continuen estudiant les fases de la divisió sexual i, quan es familiaritzen amb la genètica, les lleis de l'herència i la variabilitat.
L'estudi dels mecanismes de diverses divisió cel·lulars ens permet entendre la singularitat i la conveniència de les lleis de la natura, que s'han format al llarg de milers de milions d'anys d'evolució en un sol planeta del sistema solar. I vam tenir la sort d'haver-hi nascut.
