science >> Wetenschap >  >> Biologie

Meiosis 1: Stadia & belang in celdeling

Meiose is een soort celdeling in eukaryotische organismen die resulteert in de productie van gameten of geslachtscellen. Bij mensen zijn de gameten sperma (spermatozoa) bij mannen en eieren (eicellen) bij vrouwen.

Het belangrijkste kenmerk van een cel die meiose heeft ondergaan, is dat het een haploïde
aantal bevat chromosomen, die bij mensen 23 zijn. Terwijl de overgrote meerderheid van de triljoenen cellen van het menselijk lichaam delen door mitose
en 23 paren chromosomen bevatten, voor 46 in totaal (dit wordt het diploïde
nummer), gameten bevatten 22 "normale" genummerde chromosomen en een enkel geslachtschromosoom, aangeduid als X of Y.

Meiose kan op een aantal andere manieren worden vergeleken met mitose. Bij het begin van mitose assembleren bijvoorbeeld alle 46 chromosomen individueel langs de lijn van de uiteindelijke verdeling van de kern. In het proces van meiose staan de 23 paren homologe chromosomen
in elke kern op een rij langs dit vlak.
Waarom meiose?

De grote weergave van de rol van meiose is dat seksuele voortplanting zorgt voor het behoud van genetische diversiteit
bij een bepaalde soort. Dit komt omdat de meiose-mechanismen ervoor zorgen dat elk gamete dat door een bepaalde persoon wordt geproduceerd, een unieke combinatie van DNA van de moeder en vader van die persoon bevat.

Genetische diversiteit is belangrijk in elke soort omdat het dient als bescherming tegen het milieu omstandigheden die een hele populatie van organismen of zelfs een hele soort kunnen wegvagen. Als een organisme eigenschappen heeft geërfd die het minder vatbaar maken voor een infectieus agens of andere bedreiging, zelfs een die niet bestaat op het moment dat het organisme ontstaat, dan hebben dat organisme en zijn nakomelingen een betere overlevingskans.
Overzicht van meiose

Meiose en mitose bij mensen beginnen op dezelfde manier - met een gewone verzameling van 46 nieuw gerepliceerde chromosomen in de kern. Dat wil zeggen, alle 46 chromosomen bestaan als een paar identieke zusterchromiden
(enkele chromosomen) samengevoegd op een punt langs hun lengte, het centromeer
genoemd.

In mitose, de centromeren van de gerepliceerde chromosomen vormen een lijn in het midden van de kern, de kern verdeelt en elke dochterkern bevat een enkele kopie van alle 46 chromosomen. Tenzij er fouten optreden, is het DNA in elke dochtercel identiek aan dat van de oudercel en is mitose compleet na deze enkele deling.

In meiose, die alleen in de geslachtsklieren voorkomt, twee
opeenvolgende delingen treden op. Deze worden meiose I en meiose II genoemd. Dit resulteert in de productie van vier
dochtercellen. Elk van deze bevat een haploïde aantal chromosomen.

Dit is logisch: het proces begint met een totaal van 92 chromosomen, waarvan 46 in zuster-chromatideparen; twee divisies is voldoende om dit aantal te verminderen tot 46 na meiose I en 23 na meiose II. Meiosis I is de objectief interessantere hiervan, omdat meiosis 2 eigenlijk alleen maar mitose is in alles behalve de naam.

De onderscheidende en vitale kenmerken van meiosis I zijn oversteken
(ook wel < em> recombinatie
) en onafhankelijk assortiment
.
Wat gebeurt er in profase I?

Net als bij mitose zijn de vier verschillende fasen /stadia van meiose profase, metafase, anafase
en telofase
- "P-mat" is een natuurlijke manier om deze en hun chronologische volgorde te onthouden.

In profase I van meiose (elke fase krijgt een nummer dat overeenkomt de meiose-volgorde waartoe het behoort), de chromosomen condenseren van de meer diffuse fysieke rangschikking waarin ze liggen tijdens interfase
, de collectieve naam voor het niet-delende deel van de levenscyclus van een cel.

Vervolgens de homologe chromosomen - dat wil zeggen, de kopie van chromosoom 1 van de moeder en chromosoom 1 van de vader, en op dezelfde manier voor de andere 21 genummerde chromosomen evenals de twee geslachtschromosomen - paren.

Hierdoor kan er worden overgestoken tussen materiaal op homologe chromosomen, een soort moleculair open-markt uitwisselingssysteem.
Fasen van profase I

Profase I van meiose omvat vijf verschillende substages.

  • Leptoteen: De 23 gepaarde en gedupliceerde homologe chromosomen, die elk een bivalente
    worden genoemd, condenseren. In een bivalent zitten de chromosomen zij aan zij en vormen een ruwe XX-vorm, waarbij elke "X" bestaat uit de zusterchromiden van één ouderlijk chromosoom. (Deze vergelijking heeft niets te maken met het geslachtschromosoom met het label "X"; het is alleen bedoeld voor visualisatiedoeleinden).
  • Zygotene: het synaptonemale complex
    , de structuur die gepaarde chromosomen bij elkaar houdt en genetische recombinatie bevordert, begint zich te vormen. Dit proces heet synapsis
    .
  • Pachytene: aan het begin van deze stap is de synapsis voltooid. Deze stap kan met name dagen duren.
  • Diplotene: In deze fase beginnen de chromosomen te condenseren en vindt veel celgroei en transcriptie plaats.
  • Diakinese: Dit is waar profase 1 verandert in metafase 1.

    Wat is Crossing Over?

    Crossing over, of genetische recombinatie, is in wezen een entproces waarbij een lengte dubbelstrengs DNA uit één chromosoom wordt gesneden en getransplanteerd op zijn homoloog. De plekken waar dit gebeurt, worden chiasmata
    (enkelvoud chiasma
    ) genoemd en kunnen onder een microscoop worden gevisualiseerd.

    Dit proces zorgt voor een grotere mate van genetische diversiteit bij nakomelingen omdat de uitwisseling van DNA tussen homologen resulteert in chromosomen met een nieuw complement van genetisch materiaal.

  • Gemiddeld komen er twee of drie crossover-gebeurtenissen voor op elk paar chromosomen tijdens meiosis I.

    Wat gebeurt er in metafase I?

    In deze fase komen bivalenten langs de middellijn van de cel. De chromatiden worden aan elkaar gebonden door eiwitten genaamd cohesines
    .

    Kritisch, deze opstelling is willekeurig, wat betekent dat een gegeven zijde van de cel een gelijke waarschijnlijkheid heeft om ofwel de moederhelft van de bivalente op te nemen (dwz de twee maternale chromatiden) of de vaderlijke helft.

  • Het aantal mogelijke verschillende opstellingen in de cel van de 23 chromosoomparen is 223 of ongeveer 8,4 miljoen
    staat voor het aantal verschillende mogelijke gameten die tijdens meiose kunnen worden gegenereerd. Aangezien elke gamete moet fuseren met een gamete van het andere geslacht om een bevrucht menselijk ei of zygote
    te maken, moet dit aantal opnieuw worden gekwadrateerd om het aantal genetisch verschillende mensen te bepalen dat kan resulteren uit een enkele bevruchting - bijna 70 biljoen
    , of ongeveer 10.000 keer het aantal mensen dat momenteel op aarde leeft.

    Wat gebeurt er in Anafase I?

    In deze fase scheiden homologe chromosomen zich af en migreren ze naar tegenovergestelde polen van de cel, loodrecht op de lijn van de celdeling. Dit wordt bereikt door de trekwerking van microtubuli
    die afkomstig zijn van centriolen aan de polen. Bovendien worden de cohesines in deze fase afgebroken, waardoor de "lijm" die de bivalenten bij elkaar houdt, wordt opgelost.

    Anafase van elke celdeling is nogal dramatisch wanneer deze door een microscoop wordt gezien, omdat het een veel letterlijke, zichtbare beweging in de cel.
    Wat gebeurt er in Telophase I?

    In telophase I voltooien chromosomen hun reizen naar de tegenovergestelde polen van de cel. Nieuwe kernen vormen zich bij elke pool en een nucleaire envelop vormt zich rond elke set chromosomen. Het is nuttig om te denken dat elke pool niet-zusterchromatiden bevat die gelijk zijn, maar niet langer identiek zijn vanwege oversteekgebeurtenissen.

    Cytokinese
    , de verdeling van een hele cel in tegenstelling tot alleen de verdeling van zijn kern vindt plaats en produceert twee dochtercellen. Elk van deze dochtercellen bevat een diploïd aantal chromosomen. Dit bepaalt het stadium voor meiose II, wanneer de chromatiden opnieuw worden gescheiden tijdens een tweede celdeling om de vereiste 23 in elk sperma en eicel te produceren aan het einde van meiose.

    Verwante meioseonderwerpen:

  • Prophase II
  • Metaphase II
  • Anaphase II
  • Telophase II
  • Haploïde cellen
  • Diploïde cellen