Kush zbuloi mejozën. Mekanizmat e proteinave të mejozës

Meiomet (nga greqishtja e lashtë meYashchuit - reduktim) ose ndarja e qelizave reduktuese - ndarja e bërthamës së një qelize eukariote me një përgjysmim të numrit të kromozomeve. Ndodh në dy faza (fazat e reduktimit dhe ekuacionit të mejozës). Mejoza nuk duhet të ngatërrohet me gametogjenezën - formimi i qelizave germinale të specializuara, ose gameteve, nga qelizat burimore të padiferencuara.

Me një ulje të numrit të kromozomeve si rezultat i mejozës, në ciklin jetësor ndodh një kalim nga faza diploide në fazën haploide. Rivendosja e ploidisë (kalimi nga faza haploide në fazën diploide) ndodh si rezultat i procesit seksual.

Për faktin se në fazën e parë të reduktimit ndodh shkrirja (konjugimi) në çift i kromozomeve homologe, ecuria e saktë e mejozës është e mundur vetëm në qelizat diploide ose edhe në poliploide (tetra-, heksaploide, etj.) . Mejoza mund të ndodhë edhe në poliploidet tek (qelizat tri-, pentaploide, etj.), por në to, për shkak të pamundësisë për të siguruar shkrirjen në çift të kromozomeve në profazën I, ndodh divergjenca e kromozomeve me shqetësime që rrezikojnë qëndrueshmërinë e qelizës ose në zhvillim. prej tij një organizëm haploid shumëqelizor.

I njëjti mekanizëm qëndron në themel të sterilitetit të hibrideve ndërspecifike. Meqenëse hibridet ndërspecifike kombinojnë kromozomet e prindërve që i përkasin specieve të ndryshme në bërthamën e qelizës, kromozomet zakonisht nuk mund të hyjnë në konjugim. Kjo çon në shqetësime në divergjencën e kromozomeve gjatë mejozës dhe, në fund të fundit, në mos qëndrueshmërinë e qelizave germinale, ose gameteve (mjeti kryesor për të luftuar këtë problem është përdorimi i grupeve kromozomesh poliploide, pasi në këtë rast çdo kromozom është i konjuguar. me kromozomin përkatës të grupit të tij). Disa kufizime në konjugimin e kromozomeve imponohen gjithashtu nga rirregullimet kromozomale (fshirje në shkallë të gjerë, dyfishime, përmbysje ose zhvendosje).

Gjatë mejozës, jo vetëm që numri i kromozomeve reduktohet në numrin haploid, por ndodh një proces gjenetik jashtëzakonisht i rëndësishëm - shkëmbimi i seksioneve midis kromozomeve homologe, një proces i quajtur kryqëzim.

Ka disa lloje të mejozës. Në zigotike (karakteristikë për askomicet, basimicete, disa alga, sporozoa etj.), për të cilat në ciklin jetësor mbizotëron faza haploide, bashkohen dy qeliza - gamete, duke formuar një zigotë me një grup kromozomesh të dyfishtë (diploid). Në këtë formë, zigota diploide (spora në pushim) fillon mejozën, ndahet dy herë dhe formohen katër qeliza haploide, të cilat vazhdojnë të riprodhohen.

Lloji i spores së mejozës ndodh në bimët më të larta, qelizat e të cilave kanë një grup kromozomesh diploid. Në këtë rast, në organet riprodhuese të bimëve, qelizat haploide të formuara pas mejozës ndahen edhe disa herë. Një lloj tjetër i mejozës, gametike, shfaqet gjatë maturimit të gameteve - pararendësve të qelizave germinale të pjekura. Gjendet te kafshët shumëqelizore, ndër disa bimë më të ulëta.

Në rastin e mejozës gametike, gjatë zhvillimit të një organizmi, është tipike ndarja e kloneve të qelizave germinale, të cilat më pas do të diferencohen në qeliza germinale. Dhe vetëm qelizat e këtyre kloneve do t'i nënshtrohen mejozës pas maturimit dhe do të kthehen në qeliza germinale. Rrjedhimisht, të gjitha qelizat e organizmave shtazorë shumëqelizorë në zhvillim mund të ndahen në dy grupe: somatike - nga të cilat do të formohen qelizat e të gjitha indeve dhe organeve, dhe germinale, të cilat do të krijojnë qeliza germinale.

Ky çlirim i qelizave germinale (gonocitet) zakonisht ndodh herët në zhvillimin embrional. Kështu, përcaktimi i gonociteve në Ciklopët e krustaceve ndodh tashmë në ndarjen e parë të zigotit: njëra nga dy qelizat krijon qeliza germinale. Te krimbi i rrumbullakët, qelizat germinale ose qelizat e "traktit mikrob" (A. Weisman) lëshohen në fazën e 16 blastomereve, në Drosophila - në fazën e blastocistit, tek njerëzit - qelizat primare germinale (gonoblastet) shfaqen në javën e 3-të të. zhvillimi embrional në murin e qeses së të verdhës në pjesën kaudale të embrionit.

Fazat e mejozës

Mejoza përbëhet nga 2 ndarje të njëpasnjëshme me një interfazë të shkurtër ndërmjet tyre.

• · Profaza I - profaza e ndarjes së parë është shumë komplekse dhe përbëhet nga 5 faza:
• · Leptoteni ose leptonema - paketimi i kromozomeve, kondensimi i ADN-së me formimin e kromozomeve në formën e fijeve të holla (kromozomet shkurtohen).
• · Zigoteni ose zigonema - ndodh konjugimi - bashkimi i kromozomeve homologe me formimin e strukturave të përbëra nga dy kromozome të lidhura, të quajtura tetrada ose bivalente dhe ngjeshja e tyre e mëtejshme.
• · Pachytene ose pachynema -- (faza më e gjatë) -- në disa vende, kromozomet homologe janë të lidhur ngushtë, duke formuar chiasmata. Kryqëzimi ndodh në to - shkëmbimi i seksioneve midis kromozomeve homologe.
• · Diploten ose diplonema - ndodh dekondensimi i pjesshëm i kromozomeve, ndërsa një pjesë e gjenomit mund të funksionojë, ndodhin proceset e transkriptimit (formimi i ARN-së), përkthimi (sinteza e proteinave); kromozomet homologe mbeten të lidhur me njëri-tjetrin. Në disa kafshë, kromozomet në ovocite në këtë fazë të profazës mejotike marrin formën karakteristike të kromozomit të llambës.
• · Diakineza - ADN përsëri kondensohet në maksimum, proceset sintetike ndalojnë, membrana bërthamore shpërndahet; Centriolat ndryshojnë drejt poleve; kromozomet homologe mbeten të lidhur me njëri-tjetrin.

Deri në fund të Profazës I, centriolet migrojnë në polet qelizore, formohen filamente boshtore, membrana bërthamore dhe bërthamat shkatërrohen.

• · Metafaza I - kromozomet bivalente rreshtohen përgjatë ekuatorit të qelizës.
• · Anafaza I - mikrotubulat tkurren, bivalentët ndahen dhe kromozomet lëvizin drejt poleve. Është e rëndësishme të theksohet se, për shkak të konjugimit të kromozomeve në zigoten, kromozome të tëra, të përbërë nga dy kromatide secila, ndryshojnë në pole, dhe jo kromatide individuale, si në mitozë.
• · Telofaza I - kromozomet despirohen dhe shfaqet një mbështjellës bërthamor.

Ndarja e dytë e mejozës pason menjëherë pas së parës, pa një interfazë të theksuar: nuk ka periudhë S, pasi replikimi i ADN-së nuk ndodh para ndarjes së dytë.

• · Profaza II - ndodh kondensimi i kromozomeve, qendra qelizore ndahet dhe produktet e ndarjes së saj ndryshojnë në polet e bërthamës, membrana bërthamore shkatërrohet dhe formohet një bosht i ndarjes, pingul me boshtin e parë.
• · Metafaza II - kromozomet univalente (të përbëra nga dy kromatide secila) ndodhen në "ekuator" (në një distancë të barabartë nga "polet" e bërthamës) në të njëjtin plan, duke formuar të ashtuquajturën pllakë metafazë.
• · Anafaza II - ndahen njëvalentët dhe kromatidet lëvizin në pole.
• · Telofaza II - kromozomet despirohen dhe shfaqet një mbështjellës bërthamor.

Si rezultat, katër qeliza haploide formohen nga një qelizë diploide. Në rastet kur mejoza shoqërohet me gametogjenezë (për shembull, te kafshët shumëqelizore), gjatë zhvillimit të vezëve, ndarjet e para dhe të dyta të mejozës janë shumë të pabarabarta. Si rezultat, formohen një vezë haploide dhe tre të ashtuquajturat trupa reduktues (derivate të dështuar të ndarjes së parë dhe të dytë).

Mejoza(greqisht mejozë - zvogëlim, pakësim) ose reduktim ndarje. Si pasojë e mejozës zvogëlohet numri i kromozomeve, d.m.th. nga një grup diploid kromozomesh (2n) formohet një grup haploid (n).

Mejoza përbëhet nga 2 ndarje të njëpasnjëshme:
Ndarja e parë quhet reduktim ose zvogëlues.
Ndarja II quhet ekuacionale ose barazuese, d.m.th. vazhdon sipas llojit të mitozës (që do të thotë se numri i kromozomeve në qelizat e nënës dhe të bijës mbetet i njëjtë).

Kuptimi biologjik i mejozës është se nga një qelizë amë me një grup diploid kromozomesh, formohen katër qeliza haploide, kështu që numri i kromozomeve zvogëlohet përgjysmë, dhe sasia e ADN-së zvogëlohet katër herë. Si rezultat i kësaj ndarjeje, qelizat seksuale (gametet) formohen te kafshët dhe sporet në bimë.

Fazat quhen njësoj si në mitozë, dhe para fillimit të mejozës, qeliza kalon edhe në interfazë.

Profaza I është faza më e gjatë dhe ndahet në mënyrë konvencionale në 5 faza:
1) Leptonema (leptoten)– ose stadi i fijeve të holla. Kromozomet janë në spirale, një kromozom përbëhet nga 2 kromatide, dhe në fijet ende të holla të kromatideve janë të dukshme trashjet ose mpiksjet e kromatinës, të cilat quhen kromomere.
2) Zigonema (zigoten, greke bashkimi i fijeve) - faza e fijeve të çiftuara. Në këtë fazë, kromozomet homologe (identike në formë dhe madhësi) bashkohen në çifte, ata tërheqin dhe ngjiten me njëri-tjetrin përgjatë gjithë gjatësisë, d.m.th. të konjuguara në rajonin e kroomerit. Është e ngjashme me një bllokues zinxhir. Një palë kromozome homologe quhet bivalente. Numri i bivalentëve është i barabartë me grupin haploid të kromozomeve.
3) Pachynema (pachytene, greqisht trashë) – faza e fijeve të trasha. Ndodh spiralizimi i mëtejshëm i kromozomeve. Pastaj çdo kromozom homolog ndahet në drejtimin gjatësor dhe bëhet qartë se çdo kromozom përbëhet nga dy kromatide, d.m.th. 4 kromatide. Në këtë kohë ndodh kalimi, d.m.th. shkëmbimi i rajoneve homologe të kromatideve.
4) Diplonema (diplotene)– faza e fijeve të dyfishta. Kromozomet homologe fillojnë të zmbrapsin njëri-tjetrin, largohen nga njëri-tjetri, por ruajnë marrëdhëniet e tyre me ndihmën e urave - chiasmata, këto janë vendet ku ndodh kalimi. Në çdo kryqëzim kromatid (d.m.th., kiazma), seksionet e kromatideve shkëmbehen. Kromozomet spirale dhe shkurtohen.
5) Diakineza– faza e fijeve të dyfishta të izoluara. Në këtë fazë, kromozomet kondensohen plotësisht dhe njollosen intensivisht. Membrana bërthamore dhe nukleolat janë shkatërruar. Centriolat lëvizin në polet e qelizës dhe formojnë filamente gishtash. Grupi i kromozomeve i profazës I është 2n4c.
Kështu, në profazën I:
1. konjugimi i kromozomeve homologe;
2. formimi i dyvalentëve ose tetradave;
3. kalim mbi.

Në varësi të konjugimit të kromatideve, mund të ketë lloje të ndryshme të kryqëzimit: 1 – i saktë ose i pasaktë; 2 – të barabartë ose të pabarabartë; 3 – citologjike ose efektive; 4 - e vetme ose e shumëfishtë.

Metafaza I - spiralizimi i kromozomeve arrin maksimumin. Bivalentët rreshtohen përgjatë ekuatorit të qelizës, duke formuar një pllakë metafaze. Fijet e boshtit janë ngjitur në centromeret e kromozomeve homologe. Bivalentët e gjejnë veten të lidhur me pole të ndryshme të qelizës.
Kompleti kromozom i metafazës I është - 2n4c.

Anafaza I - centromeret e kromozomeve nuk ndahen faza fillon me ndarjen e chiasmata. Kromozome të tëra, jo kromatide, shpërndahen në polet e qelizës. Vetëm një nga një palë kromozome homologe hyn në qelizat bijë, d.m.th. ato rishpërndahen rastësisht. Në secilin pol, rezulton, ka një grup kromozomesh - 1n2c, dhe në përgjithësi grupi kromozom i anafazës I është - 2n4c.

Telofaza I - në polet e qelizës ka kromozome të tëra, të përbëra nga 2 kromatide, por numri i tyre është bërë 2 herë më pak. Tek kafshët dhe disa bimë, kromatidet despirojnë. Rreth tyre në çdo pol formohet një membranë bërthamore.
Pastaj vjen citokineza
. Grupi kromozom i qelizave të formuara pas ndarjes së parë është - n2c.

Nuk ka periudhë S midis ndarjeve I dhe II dhe replikimi i ADN-së nuk ndodh, sepse kromozomet tashmë janë dyfishuar dhe përbëhen nga kromatide motra, prandaj ndërfaza II quhet interkinezë - d.m.th. ka një lëvizje midis dy ndarjeve.

Profaza II është shumë e shkurtër dhe vazhdon pa ndonjë ndryshim të veçantë nëse mbështjellja bërthamore nuk është formuar në telofazën I, atëherë formohen menjëherë fijet e boshtit.

Metafaza II - kromozomet rreshtohen përgjatë ekuatorit. Filamentet e boshtit janë ngjitur në centromeret e kromozomeve.
Kompleti kromozom i metafazës II është - n2c.

Anafaza II - centromeret ndahen dhe fijet e boshtit lëvizin kromatidet në pole të ndryshëm. Kromatidet motra quhen kromozomet bija (ose kromatidet nënë do të jenë kromozomet bija).
Kompleti kromozom i anafazës II është - 2n2c.

Telofaza II - kromozomet despirojnë, shtrihen dhe më pas dallohen dobët. Formohen membranat bërthamore dhe bërthamat. Telofaza II përfundon me citokinezë.
Kompletimi i kromozomit pas telofazës II është – nc.

Skema e ndarjes mejotike

Mejoza (nga greqishtja mejoza- reduktimi) është një lloj i veçantë i ndarjes së qelizave eukariote, në të cilin, pas një dyfishimi të vetëm të ADN-së, qeliza ndarë dy herë , dhe nga një qelizë diploide formohen 4 haploide. Përbëhet nga 2 divizione të njëpasnjëshme (të caktuar I dhe II); secila prej tyre, si mitoza, përfshin 4 faza (profazë, metafazë, anafazë, telofazë) dhe citokinezë.

Fazat e mejozës:

Profaza I , është kompleks, i ndarë në 5 faza:

1. Leptonema (nga greqishtja leptos- i hollë, nema– fije) – kromozomet spirale dhe bëhen të dukshme si fije të holla. Çdo kromozom homolog tashmë është riprodhuar me 99.9% dhe përbëhet nga dy kromatide motra të lidhura me njëra-tjetrën në centromere. Përmbajtja e materialit gjenetik - 2 n 2 xp 4 c. Kromozomet me ndihmën e grupeve të proteinave ( disqe bashkëngjitjeje ) janë ngjitur në të dy skajet në membranën e brendshme të mbështjellësit bërthamor. Mbështetja bërthamore është ruajtur, bërthama është e dukshme.

2. Zygonema (nga greqishtja zigon - çiftëzohen) - kromozomet homologe diploide nxitojnë drejt njëri-tjetrit dhe lidhen së pari në rajonin e centromerit, dhe më pas përgjatë gjithë gjatësisë ( konjugim ). Janë formuar dyvalente (nga lat. bi - dyfish, valens– i fortë), ose tetrada kromatid. Numri i bivalentëve korrespondon me grupin haploid të kromozomeve, përmbajtja e materialit gjenetik mund të shkruhet si 1 n 4 xp 8 c. Çdo kromozom në një bivalent vjen nga babai ose nëna. Kromozomet seksuale ndodhet pranë membranës së brendshme bërthamore. Kjo zonë quhet vezikula gjenitale.

Midis kromozomeve homologe në çdo bivalent, të specializuar komplekset sinaptonemale (nga greqishtja sinapsis– lidhje, lidhje), të cilat janë struktura proteinike. Në zmadhim të lartë, dy fije proteinike paralele, secila me trashësi 10 nm, janë të dukshme në kompleks, të lidhura me vija të holla tërthore me përmasa rreth 7 nm në të dyja anët e tyre, kromozome në formën e shumë sytheve.

Ne qender te kompleksit ndodhet element boshtor trashësia 20 – 40 nm. Kompleksi sinaptonemal krahasohet me shkallë litar , anët e së cilës formohen nga kromozome homologe. Një krahasim më i saktë - mbërthyes me zinxhir .

Deri në fund të zigonemës, çdo palë kromozome homologe është e lidhur me njëri-tjetrin duke përdorur komplekset synaptonemale. Vetëm kromozomet seksuale X dhe Y nuk konjugohen plotësisht, pasi ato nuk janë plotësisht homologe.

3. B pachyneme (nga greqishtja pahys– trashë) bivalentët shkurtohen dhe trashen. Midis kromatideve me origjinë amtare dhe atërore, lidhjet ndodhin në disa vende - chiasmata (nga greqishtja.c hiazma– kryq). Në zonën e çdo kiazme përfshihet një kompleks proteinash rikombinim (d~ 90 nm), dhe ndodh shkëmbimi i seksioneve përkatëse të kromozomeve homologe - nga babai në atë të nënës dhe anasjelltas. Ky proces quhet kryqëzim (nga anglishtja Merossing- gjatë- udhëkryq). Në çdo bivalent njerëzor, për shembull, kryqëzimi ndodh në dy deri në tre zona.

4. B diplome (nga greqishtja diploo– dyfishtë) komplekset sinaptonemale shpërbëhen dhe kromozomet homologe të secilit bivalent largohen nga njëri-tjetri, por lidhja mes tyre mbetet në zonat chiasmata.

5. Diakineza (nga greqishtja diakinein- kaloj permes). Në diakinezë, kondensimi i kromozomeve përfundon, ato ndahen nga membrana bërthamore, por kromozomet homologë vazhdojnë të mbeten të lidhur me njëri-tjetrin me seksione terminale, dhe kromatidet motra të secilit kromozom nga centromeret. Bivalentët marrin një formë të çuditshme unaza, kryqe, tetëshe etj Në këtë kohë, membrana bërthamore dhe nukleolet shkatërrohen. Centriolet e përsëritura janë të drejtuara në pole, dhe fijet e boshtit janë ngjitur në centromeret e kromozomeve.

Në përgjithësi, profaza mejotike është shumë e gjatë. Kur zhvillohet sperma, mund të zgjasë disa ditë, dhe kur zhvillohen vezët, mund të zgjasë për shumë vite.

Metafaza I i ngjan një faze të ngjashme të mitozës. Kromozomet vendosen në rrafshin ekuatorial, duke formuar pllakën e metafazës. Ndryshe nga mitoza, mikrotubulat e boshtit janë ngjitur në centromerin e secilit kromozom vetëm në njërën anë (ana e poleve), dhe centromeret e kromozomeve homologe janë të vendosura në të dy anët e ekuatorit. Lidhja mes kromozomeve me ndihmën e kiasmatave vazhdon të ruhet.

NË anafazë I chiasmata shpërbëhen, kromozomet homologe ndahen nga njëri-tjetri dhe lëvizin drejt poleve. Centromeret të këtyre kromozomeve, megjithatë, ndryshe nga anafaza e mitozës, nuk përsëriten, që do të thotë se kromatidet motra nuk ndahen. Divergjenca e kromozomeve është natyrë e rastësishme. Përmbajtja e informacionit gjenetik bëhet 1 n 2 xp 4 c në çdo pol të qelizës dhe në qelizë në tërësi - 2(1 n 2 xp 4 c) .

NË telofaza I , si në mitozë, formohen, formohen dhe thellohen membranat bërthamore dhe nukleolat brazdë dekolte. Pastaj ndodh citokineza . Ndryshe nga mitoza, zbërthimi i kromozomeve nuk ndodh.

Si rezultat i mejozës I, formohen 2 qeliza bija që përmbajnë një grup haploid kromozomesh; çdo kromozom ka 2 kromatide gjenetikisht të dallueshme (rekombinante): 1 n 2 xp 4 c. Prandaj, si rezultat i mejozës ndodh I reduktim (përgjysmimi) i numrit të kromozomeve, pra emri i ndarjes së parë - reduktim .

Pas përfundimit të mejozës I ka një periudhë të shkurtër - interkinesis , gjatë së cilës nuk ndodh replikimi i ADN-së dhe dyfishimi i kromatidit.

Profaza II nuk zgjat shumë dhe nuk ndodh konjugimi i kromozomeve.

NË metafazë II kromozomet rreshtohen në rrafshin ekuatorial.

NË anafazë II ADN-ja në rajonin e centromerit përsëritet, siç ndodh në anafazën e mitozës, kromatidet lëvizin drejt poleve.

Pas telofazat II Dhe citokineza II qelizat bija janë formuar që përmbajnë material gjenetik në secilën - 1 n 1 xp 2 c. Në përgjithësi, ndarja e dytë quhet ekuacionale (barazim).

Pra, si rezultat i dy ndarjeve të njëpasnjëshme mejotike, formohen 4 qeliza, secila prej të cilave mbart një grup haploid kromozomesh.

Për organizmat e gjallë dihet se ata marrin frymë, ushqehen, riprodhohen dhe vdesin; Por pse ndodh e gjithë kjo? Për shkak të tullave - qelizat që gjithashtu marrin frymë, ushqehen, vdesin dhe riprodhohen. Por si ndodh kjo?

Rreth strukturës së qelizave

Shtëpia është bërë me tulla, blloqe ose trungje. Po kështu, një organizëm mund të ndahet në njësi elementare - qeliza. E gjithë diversiteti i qenieve të gjalla përbëhet prej tyre, ndryshimi qëndron vetëm në sasinë dhe llojet e tyre. Ato përbëhen nga muskuj, inde kockore, lëkurë, të gjitha organet e brendshme - ato ndryshojnë aq shumë në qëllimin e tyre. Por pavarësisht nga funksionet që kryen një qelizë e caktuar, të gjitha ato janë të strukturuara afërsisht njësoj. Para së gjithash, çdo "tullë" ka një guaskë dhe citoplazmë me organele të vendosura në të. Disa qeliza nuk kanë një bërthamë, ato quhen prokariote, por të gjithë organizmat pak a shumë të zhvilluar përbëhen nga eukariote, të cilët kanë një bërthamë në të cilën ruhet informacioni gjenetik.

Organelet e vendosura në citoplazmë janë të ndryshme dhe interesante, ato kryejnë funksione të rëndësishme. Qelizat me origjinë shtazore përfshijnë rrjetin endoplazmatik, ribozomet, mitokondritë, kompleksin Golgi, centriolet, lizozomet dhe elementët motorikë. Me ndihmën e tyre zhvillohen të gjitha proceset që sigurojnë funksionimin e trupit.

Aktiviteti i qelizave

Siç është përmendur tashmë, të gjitha gjallesat hanë, marrin frymë, riprodhohen dhe vdesin. Kjo deklaratë është e vërtetë si për organizmat e tërë, domethënë njerëzit, kafshët, bimët, etj., ashtu edhe për qelizat. Është e mahnitshme, por çdo "tullë" ka jetën e vet. Për shkak të organeleve të tij, ai merr dhe përpunon lëndët ushqyese, oksigjenin dhe largon çdo gjë të panevojshme jashtë. Vetë citoplazma dhe rrjeta endoplazmatike kryejnë një funksion transporti, mitokondritë janë gjithashtu përgjegjëse për frymëmarrjen, si dhe japin energji. Kompleksi Golgi është përgjegjës për akumulimin dhe largimin e produkteve të mbeturinave qelizore. Organele të tjera gjithashtu marrin pjesë në procese komplekse. Dhe në një fazë të caktuar, ajo fillon të ndahet, domethënë ndodh procesi i riprodhimit. Vlen të merret në konsideratë më në detaje.

Procesi i ndarjes së qelizave

Riprodhimi është një nga fazat e zhvillimit të një organizmi të gjallë. E njëjta gjë vlen edhe për qelizat. Në një fazë të caktuar të ciklit të tyre jetësor, ata hyjnë në një gjendje ku janë gati të riprodhohen. ato thjesht ndahen në dysh, duke u zgjatur dhe më pas duke formuar një ndarje. Ky proces është i thjeshtë dhe pothuajse plotësisht i studiuar duke përdorur shembullin e baktereve në formë shufre.

Gjërat janë pak më të komplikuara. Ata riprodhohen në tre mënyra të ndryshme, të quajtura amitozë, mitozë dhe mejozë. Secila prej këtyre rrugëve ka karakteristikat e veta, është e natyrshme në një lloj të caktuar qelize. Amitoza

konsiderohet si më e thjeshta, quhet edhe ndarje binar e drejtpërdrejtë. Kur ndodh, molekula e ADN-së dyfishohet. Sidoqoftë, një bosht i ndarjes nuk është formuar, kështu që kjo metodë është më efiçente në energji. Amitoza ndodh në organizmat njëqelizorë, ndërsa indet e organizmave shumëqelizorë riprodhohen duke përdorur mekanizma të tjerë. Sidoqoftë, ndonjëherë vërehet aty ku aktiviteti mitotik zvogëlohet, për shembull, në indet e pjekura.

Fisioni i drejtpërdrejtë ndonjëherë dallohet si një lloj mitoze, por disa shkencëtarë e konsiderojnë atë një mekanizëm të veçantë. Ky proces ndodh mjaft rrallë edhe në qelizat e vjetra. Më pas do të shqyrtohen mejoza dhe fazat e saj, procesi i mitozës, si dhe ngjashmëritë dhe ndryshimet e këtyre metodave. Krahasuar me ndarjen e thjeshtë, ato janë më komplekse dhe më të përsosura. Kjo është veçanërisht e vërtetë për ndarjen e reduktimit, kështu që karakteristikat e fazave të mejozës do të jenë më të detajuara.

Një rol të rëndësishëm në ndarjen e qelizave luajnë centriolet - organele të veçanta, të vendosura zakonisht pranë kompleksit Golgi. Çdo strukturë e tillë përbëhet nga 27 mikrotubula, të grupuara në grupe me nga tre. E gjithë struktura është në formë cilindrike. Centriolat janë të përfshirë drejtpërdrejt në formimin e boshtit të ndarjes qelizore gjatë procesit të ndarjes indirekte, i cili do të diskutohet më vonë.

Mitoza

Jetëgjatësia e qelizave ndryshon. Disa jetojnë për disa ditë, dhe disa mund të klasifikohen si mëlçi të gjata, pasi ndryshimi i plotë i tyre ndodh shumë rrallë. Dhe pothuajse të gjitha këto qeliza riprodhohen përmes mitozës. Për shumicën e tyre kalojnë mesatarisht 10-24 orë ndërmjet periudhave të ndarjes. Vetë mitoza kërkon një periudhë të shkurtër kohe - te kafshët afërsisht 0,5-1

orë, dhe për bimët rreth 2-3. Ky mekanizëm siguron rritjen e popullsisë qelizore dhe riprodhimin e njësive identike në përmbajtjen e tyre gjenetike. Kështu ruhet vazhdimësia e brezave në nivelin elementar. Në këtë rast, numri i kromozomeve mbetet i pandryshuar. Ky mekanizëm është lloji më i zakonshëm i riprodhimit të qelizave eukariote.

Rëndësia e këtij lloji të ndarjes është e madhe - ky proces ndihmon indet të rriten dhe rigjenerohen, për shkak të të cilave ndodh zhvillimi i të gjithë organizmit. Përveç kësaj, është mitoza që qëndron në themel të riprodhimit aseksual. Dhe një funksion tjetër është lëvizja e qelizave dhe zëvendësimi i atyre tashmë të vjetruara. Prandaj, është e gabuar të supozohet se për shkak se fazat e mejozës janë më komplekse, roli i saj është shumë më i lartë. Të dyja këto procese kryejnë funksione të ndryshme dhe janë të rëndësishme dhe të pazëvendësueshme në mënyrën e tyre.

Mitoza përbëhet nga disa faza që ndryshojnë në veçoritë e tyre morfologjike. Gjendja në të cilën qeliza është gati për ndarje indirekte quhet ndërfazë, dhe vetë procesi ndahet në 5 faza të tjera, të cilat duhet të shqyrtohen më në detaje.

Fazat e mitozës

Ndërsa në interfazë, qeliza përgatitet të ndahet: ADN-ja dhe proteinat sintetizohen. Kjo fazë ndahet në disa të tjera, gjatë së cilës ndodh rritja e të gjithë strukturës dhe dyfishimi i kromozomeve. Qeliza qëndron në këtë gjendje deri në 90% të të gjithë ciklit të saj jetësor.

10% e mbetur e zë vetë ndarja, e cila ndahet në 5 faza. Gjatë mitozës së qelizave bimore lirohet edhe paraprofaza, e cila mungon në të gjitha rastet e tjera. Formohen struktura të reja, bërthama lëviz në qendër. Formohet një shirit parafazor, duke shënuar vendin e pritshëm të ndarjes së ardhshme.

Në të gjitha qelizat e tjera, procesi i mitozës vazhdon si më poshtë:

Tabela 1

Pasi të përfundojë ndarja e informacionit gjenetik, ndodh citokineza ose citotomia. Ky term i referohet formimit të trupave të qelizave bijë nga trupi i nënës. Në këtë rast, organelet, si rregull, ndahen në gjysmë, megjithëse janë të mundshme përjashtime; Si rregull, citokineza nuk ndahet në një fazë të veçantë, ajo konsiderohet brenda kornizës së telofazës.

Pra, proceset më interesante përfshijnë kromozomet, të cilët mbajnë informacion gjenetik. Cilat janë ato dhe pse janë kaq të rëndësishme?

Rreth kromozomeve

Edhe pa idenë më të vogël për gjenetikën, njerëzit e dinin se shumë cilësi të pasardhësve varen nga prindërit. Me zhvillimin e biologjisë, u bë e qartë se informacioni për një organizëm të caktuar ruhet në çdo qelizë dhe një pjesë e tij u transmetohet brezave të ardhshëm.

Në fund të shekullit të 19-të, u zbuluan kromozomet - struktura të përbëra nga një

molekulat e ADN-së. Kjo u bë e mundur me përmirësimin e mikroskopëve, madje edhe tani ato mund të shihen vetëm gjatë periudhës së ndarjes. Më shpesh, zbulimi i atribuohet shkencëtarit gjerman W. Fleming, i cili jo vetëm që racionalizoi gjithçka që ishte studiuar para tij, por gjithashtu dha kontributin e tij: ai ishte një nga të parët që studioi strukturën qelizore, mejozën dhe fazat e saj. dhe gjithashtu prezantoi termin "mitoz". Vetë koncepti i "kromozomit" u propozua pak më vonë nga një shkencëtar tjetër - histologu gjerman G. Waldeyer.

Struktura e kromozomeve kur ato duken qartë është mjaft e thjeshtë - ato janë dy kromatide të lidhura në mes me një centrome. Është një sekuencë specifike nukleotide dhe luan një rol të rëndësishëm në procesin e riprodhimit të qelizave. Në fund të fundit, kromozomi në pamje në profazë dhe metafazë, kur mund të shihet më së miri, i ngjan shkronjës X.

Në vitin 1900, u zbuluan parimet që përshkruajnë transmetimin e karakteristikave trashëgimore. Më pas u bë më në fund e qartë se kromozomet janë pikërisht ajo që transmetohet informacioni gjenetik. Më pas, shkencëtarët kryen një numër eksperimentesh që e vërtetojnë këtë. Dhe më pas objekt studimi ishte ndikimi që ndarja qelizore ka mbi to.

Mejoza

Ndryshe nga mitoza, ky mekanizëm përfundimisht çon në formimin e dy qelizave me një grup kromozomesh që është 2 herë më pak se ai origjinal. Kështu, procesi i mejozës shërben si një kalim nga faza diploide në fazën haploide, dhe kryesisht

Ne po flasim për ndarjen e bërthamës, dhe së dyti, ndarjen e të gjithë qelizës. Rivendosja e grupit të plotë të kromozomeve ndodh si rezultat i shkrirjes së mëtejshme të gameteve. Për shkak të zvogëlimit të numrit të kromozomeve, kjo metodë përcaktohet edhe si reduktim i ndarjes së qelizave.

Mejoza dhe fazat e saj u studiuan nga shkencëtarë të tillë të famshëm si V. Fleming, E. Strasburger, V. I. Belyaev dhe të tjerë. Studimi i këtij procesi në qelizat e bimëve dhe kafshëve është ende në vazhdim - është kaq kompleks. Fillimisht, ky proces u konsiderua si një variant i mitozës, por pothuajse menjëherë pas zbulimit të tij u identifikua si një mekanizëm i veçantë. Karakteristikat e mejozës dhe rëndësia e saj teorike u përshkruan fillimisht mjaftueshëm nga August Weissmann në 1887. Që atëherë, studimi i procesit të ndarjes së reduktimit ka avancuar shumë, por përfundimet e nxjerra ende nuk janë hedhur poshtë.

Mejoza nuk duhet të ngatërrohet me gametogjenezën, megjithëse të dy proceset janë të lidhura ngushtë. Të dy mekanizmat janë të përfshirë në formimin e qelizave germinale, por ka një sërë dallimesh serioze midis tyre. Mejoza ndodh në dy faza të ndarjes, secila prej të cilave përbëhet nga 4 faza kryesore, me një pushim të shkurtër ndërmjet tyre. Kohëzgjatja e të gjithë procesit varet nga sasia e ADN-së në bërthamë dhe struktura e organizimit kromozomik. Në përgjithësi, është shumë më e gjatë në krahasim me mitozën.

Nga rruga, një nga arsyet kryesore për diversitetin e konsiderueshëm të specieve është mejoza. Si rezultat i ndarjes së reduktimit, grupi i kromozomeve ndahet në dysh, kështu që shfaqen kombinime të reja gjenesh, duke rritur në radhë të parë përshtatshmërinë dhe përshtatshmërinë e organizmave, të cilët në fund marrin grupe të caktuara karakteristikash dhe cilësish.

Fazat e mejozës

Siç është përmendur tashmë, ndarja e qelizave reduktuese ndahet në mënyrë konvencionale në dy faza. Secila nga këto faza është e ndarë në 4 të tjera dhe faza e parë e mejozës - profaza I, nga ana tjetër, ndahet në 5 faza të tjera. Ndërsa studimi i këtij procesi vazhdon, të tjerë mund të identifikohen në të ardhmen. Tani dallohen fazat e mëposhtme të mejozës:

tabela 2

Pra, është e qartë se fazat e ndarjes së mejozës janë shumë më komplekse sesa procesi i mitozës. Por, siç u përmend tashmë, kjo nuk e zvogëlon rolin biologjik të ndarjes indirekte, pasi ato kryejnë funksione të ndryshme.

Nga rruga, mejoza dhe fazat e saj vërehen gjithashtu në disa protozoa. Sidoqoftë, si rregull, ai përfshin vetëm një ndarje. Supozohet se kjo formë njëfazore më vonë u zhvillua në formën moderne dyfazore.

Dallimet dhe ngjashmëritë midis mitozës dhe mejozës

Në pamje të parë, duket se dallimet midis këtyre dy proceseve janë të dukshme, sepse këto janë mekanizma krejtësisht të ndryshëm. Sidoqoftë, pas një analize më të thellë, rezulton se ndryshimet midis mitozës dhe mejozës nuk janë aq globale, ato çojnë në formimin e qelizave të reja.

Para së gjithash, ia vlen të flasim për atë që këto mekanizma kanë të përbashkët. Në fakt, ka vetëm dy rastësi: në të njëjtën sekuencë fazash, dhe gjithashtu në faktin se

Replikimi i ADN-së ndodh para të dy llojeve të ndarjes. Edhe pse, për sa i përket mejozës, ky proces nuk përfundon plotësisht para fillimit të profazës I, duke përfunduar në një nga nënfazat e para. Dhe megjithëse sekuenca e fazave është e ngjashme, në thelb, ngjarjet që ndodhin në to nuk përkojnë plotësisht. Pra, ngjashmëritë midis mitozës dhe mejozës nuk janë aq të shumta.

Ka shumë më tepër dallime. Para së gjithash, mitoza ndodh teksa mejoza është e lidhur ngushtë me formimin e qelizave germinale dhe sporogjenezën. Në vetë fazat, proceset nuk përkojnë plotësisht. Për shembull, kalimi në mitozë ndodh gjatë interfazës, dhe jo gjithmonë. Në rastin e dytë, ky proces përfshin anafazën e mejozës. Rikombinimi i gjeneve në ndarje indirekte zakonisht nuk ndodh, që do të thotë se ai nuk luan ndonjë rol në zhvillimin evolucionar të organizmit dhe ruajtjen e diversitetit intraspecifik. Numri i qelizave që rezultojnë nga mitoza është dy, dhe ato janë gjenetikisht identike me nënën dhe kanë një grup kromozomesh diploid. Gjatë ndarjes së reduktimit gjithçka është ndryshe. Rezultati i mejozës është 4 i ndryshëm nga ai i nënës. Për më tepër, të dy mekanizmat ndryshojnë ndjeshëm në kohëzgjatje, dhe kjo është për shkak jo vetëm të ndryshimit në numrin e fazave të ndarjes, por edhe në kohëzgjatjen e secilës fazë. Për shembull, profaza e parë e mejozës zgjat shumë më gjatë, sepse në këtë kohë ndodh konjugimi dhe kryqëzimi i kromozomeve. Kjo është arsyeja pse ajo ndahet më tej në disa faza.

Në përgjithësi, ngjashmëritë midis mitozës dhe mejozës janë mjaft të vogla në krahasim me dallimet e tyre nga njëri-tjetri. Është pothuajse e pamundur të ngatërrosh këto procese. Prandaj, tani është disi e habitshme që ndarja e reduktimit konsiderohej më parë një lloj mitoze.

Pasojat e mejozës

Siç u përmend tashmë, pas përfundimit të procesit të ndarjes së reduktimit, në vend të qelizës amë me një grup diploid kromozomesh, formohen katër haploide. Dhe nëse flasim për ndryshimet midis mitozës dhe mejozës, kjo është më e rëndësishmja. Rivendosja e sasisë së kërkuar, kur bëhet fjalë për qelizat germinale, ndodh pas fekondimit. Kështu, me çdo gjeneratë të re numri i kromozomeve nuk dyfishohet.

Përveç kësaj, gjatë mejozës ndodh Gjatë procesit të riprodhimit, kjo çon në ruajtjen e diversitetit intraspecifik. Pra, fakti që edhe vëllezërit e motrat ndonjëherë janë shumë të ndryshëm nga njëri-tjetri është pikërisht rezultat i mejozës.

Nga rruga, steriliteti i disa hibrideve në botën e kafshëve është gjithashtu një problem i ndarjes së reduktimit. Fakti është se kromozomet e prindërve që i përkasin specieve të ndryshme nuk mund të hyjnë në konjugim, që do të thotë se procesi i formimit të qelizave germinale të plota të qëndrueshme është i pamundur. Kështu, është mejoza që qëndron në themel të zhvillimit evolucionar të kafshëve, bimëve dhe organizmave të tjerë.

Formimi i qelizave germinale të specializuara, ose gameteve, nga qelizat burimore të padiferencuara.

Me një ulje të numrit të kromozomeve si rezultat i mejozës, në ciklin jetësor ndodh një kalim nga faza diploide në fazën haploide. Rivendosja e ploidisë (kalimi nga faza haploide në fazën diploide) ndodh si rezultat i procesit seksual.

Për faktin se në fazën e parë të reduktimit ndodh shkrirja (konjugimi) në çift i kromozomeve homologe, ecuria e saktë e mejozës është e mundur vetëm në qelizat diploide ose edhe në poliploide (tetra-, heksaploide, etj.) . Mejoza mund të ndodhë edhe në poliploidet tek (qelizat tri-, pentaploide, etj.), por në to, për shkak të pamundësisë për të siguruar shkrirjen në çift të kromozomeve në profazën I, ndodh divergjenca e kromozomeve me shqetësime që rrezikojnë qëndrueshmërinë e qelizës ose në zhvillim. prej tij një organizëm haploid shumëqelizor.

I njëjti mekanizëm qëndron në themel të sterilitetit të hibrideve ndërspecifike. Meqenëse hibridet ndërspecifike kombinojnë kromozomet e prindërve që i përkasin specieve të ndryshme në bërthamën e qelizës, kromozomet zakonisht nuk mund të hyjnë në konjugim. Kjo çon në shqetësime në ndarjen e kromozomeve gjatë mejozës dhe, në fund të fundit, në mosfunksionimin e qelizave germinale, ose gameteve. Disa kufizime në konjugimin e kromozomeve imponohen gjithashtu nga mutacionet kromozomike (fshirje në shkallë të gjerë, dyfishime, përmbysje ose translokime).

Fazat e mejozës

Mejoza përbëhet nga 2 ndarje të njëpasnjëshme me një interfazë të shkurtër ndërmjet tyre.

• Profaza I- profaza e ndarjes së parë është shumë komplekse dhe përbëhet nga 5 faza:

• Leptoten ose leptonema- ambalazhimi i kromozomeve, kondensimi i ADN-së me formimin e kromozomeve në formë fijesh të holla (kromozomet shkurtohen).
• Zigoten ose zigonema- ndodh konjugimi - lidhja e kromozomeve homologe me formimin e strukturave të përbëra nga dy kromozome të lidhura, të quajtura tetrada ose bivalente dhe ngjeshja e tyre e mëtejshme.
• Pachytena ose pakinema- (faza më e gjatë) kryqëzimi (crossover), shkëmbimi i seksioneve ndërmjet kromozomeve homologe; kromozomet homologe mbeten të lidhur me njëri-tjetrin.
• Diplotena ose diplome- ndodh dekondensimi i pjesshëm i kromozomeve, ndërsa një pjesë e gjenomit mund të funksionojë, ndodhin proceset e transkriptimit (formimi i ARN-së), përkthimi (sinteza e proteinave); kromozomet homologe mbeten të lidhur me njëri-tjetrin. Në disa kafshë, kromozomet në ovocite në këtë fazë të profazës mejotike marrin formën karakteristike të kromozomit të llambës.
• Diakineza- ADN përsëri kondensohet në maksimum, proceset sintetike ndalojnë, membrana bërthamore shpërndahet; Centriolat ndryshojnë drejt poleve; kromozomet homologe mbeten të lidhur me njëri-tjetrin.

Deri në fund të Profazës I, centriolet migrojnë në polet qelizore, formohen filamente boshtore, membrana bërthamore dhe bërthamat shkatërrohen.

• Metafaza I- kromozomet bivalente rreshtohen përgjatë ekuatorit të qelizës.
• Anafaza I- mikrotubulat tkurren, bivalentët ndahen dhe kromozomet lëvizin drejt poleve. Është e rëndësishme të theksohet se, për shkak të konjugimit të kromozomeve në zigoten, kromozome të tëra, të përbërë nga dy kromatide secila, ndryshojnë në pole, dhe jo kromatide individuale, si në mitozë.
• Telofaza I

Ndarja e dytë e mejozës pason menjëherë pas së parës, pa një interfazë të theksuar: nuk ka periudhë S, pasi replikimi i ADN-së nuk ndodh para ndarjes së dytë.

• Profaza II- ndodh kondensimi i kromozomeve, qendra qelizore ndahet dhe produktet e ndarjes së saj shpërndahen në polet e bërthamës, membrana bërthamore shkatërrohet dhe formohet një bosht i ndarjes.
• Metafaza II- kromozomet univalente (të përbëra nga dy kromatide secila) ndodhen në "ekuator" (në një distancë të barabartë nga "polet" e bërthamës) në të njëjtin rrafsh, duke formuar të ashtuquajturën pllakë metafazë.
• Anafaza II- ndahen njëvalentët dhe kromatidet lëvizin drejt poleve.
• Telofaza II- kromozomet despiralohen dhe shfaqet një mbështjellës bërthamor.

Kuptimi

• Në organizmat që riprodhohen seksualisht, parandalohet dyfishimi i numrit të kromozomeve në çdo brez, pasi gjatë formimit të qelizave germinale nga mejoza, numri i kromozomeve zvogëlohet.
• Mejoza krijon mundësinë për shfaqjen e kombinimeve të reja të gjeneve (ndryshueshmëria kombinative), pasi formohen gamete të ndryshme gjenetikisht.
• Një reduktim i numrit të kromozomeve çon në formimin e "gameteve të pastra" që mbajnë vetëm një alel të vendndodhjes përkatëse.
• Vendndodhja e bivalentëve të pllakës ekuatoriale të boshtit në metafazën 1 dhe kromozomeve në metafazën 2 përcaktohet rastësisht. Divergjenca e mëvonshme e kromozomeve në anafazë çon në formimin e kombinimeve të reja të aleleve në gamete. Ndarja e pavarur e kromozomeve është baza e ligjit të tretë të Mendelit.

Shënime

Letërsia

• Babynin E.V. Mekanizmi molekular i rikombinimit homolog në mejozë: origjina dhe rëndësia biologjike. Citologjia, 2007, 49, N 3, 182-193.
• Aleksandër Markov. Në rrugën drejt zgjidhjes së misterit të mejozës. Sipas artikullit: Yu F. Bogdanov. Evolucioni i mejozës në eukariotët njëqelizorë dhe shumëqelizorë. Aromorfoza në nivel qelizor. Revista e Biologjisë së Përgjithshme, Vëllimi 69, 2008. Nr.2, Mars-Prill. Faqe 102-117
• "Variacioni dhe evolucioni i mejozës" - Yu F. Bogdanov, 2003
• Biologjia: Doracakë për aplikantët në universitete: Në 2 vëllime T.1.-B63 2nd ed., rishikuar. dhe shtesë - M.: RIA "Vala e Re": Botues Umerenkov, 2011.-500 f.

Fondacioni Wikimedia. 2010.