Redukční dělení buněk

Základní pojmy a definice

Meióza je speciální způsob dělení eukaryotických buněk, ve kterém je počáteční počet chromozomů snížen 2krát (ze starověkého Řecka. majonka"- méně - a od" redukční dělení buněk" - snížení). Často se nazývá snížení počtu chromozomů redukce.

Počáteční počet chromozomů v meiocyty(buňky vstupující do meiózy) se nazývá počet diploidních chromozomů (2n) Počet chromozomů v buňkách vzniklých v důsledku meiózy se nazývá počet haploidních chromozomů (n).

Minimální počet chromozomů v buňce se nazývá jádrové číslo ( X). Základní počet chromozomů v buňce odpovídá minimálnímu množství genetické informace (minimálnímu množství DNA), které se říká gen. Ó m. počet genů Ó mov v buňce se nazývá gen Ó vícenásobné číslo (Ω). U většiny mnohobuněčných živočichů, u všech nahosemenných rostlin a u mnoha krytosemenných rostlin koncept haploidie-diploidie a koncept genu Ó mnoho čísel se shoduje. Například v osobě n=X= 23 a 2 n=2X=46.

Hlavní rys meióza je časování(párování) homologní chromozomy následuje jejich divergence v různé buňky. Meiotická distribuce chromozomů mezi dceřinými buňkami se nazývá segregace chromozomů.

Krátký příběh objev meiózy

Oddělené fáze meiózy u zvířat popsal W. Flemming (1882), u rostlin E. Strasburger (1888) a poté ruský vědec V.I. Beljajev. Ve stejné době (1887) A. Weissman teoreticky zdůvodnil potřebu meiózy jako mechanismu pro udržení konstantního počtu chromozomů. První podrobný popis meiózy v králičích oocytech podal Winiworth (1900). Studium meiózy stále pokračuje.

Obecný průběh meiózy

Typická meióza se skládá ze dvou po sobě jdoucích buněčných dělení, resp meióza I A meióza II. Při prvním dělení je počet chromozomů poloviční, proto se nazývá první meiotické dělení redukce, méně často heterotypický. Při druhém dělení se počet chromozomů nemění; toto rozdělení se nazývá rovnicové(vyrovnávání), méně často - homeotypický. Výrazy "meióza" a "redukční dělení" se často používají zaměnitelně.

Mezifáze

Premeiotická mezifáze se liší od obvyklé mezifáze tím, že proces replikace DNA nedosáhne konce: přibližně 0,2 ... 0,4 % DNA zůstává nezdvojených. Buněčné dělení tedy začíná v syntetické fázi buněčného cyklu. Meióza se proto obrazně nazývá předčasná mitóza. Obecně však lze mít za to, že v diploidní buňce (2 n) Obsah DNA je 4 S.

V přítomnosti centriol jsou zdvojeny tak, že v buňce jsou dva diplosomy, z nichž každý obsahuje pár centriol.

První dělení meiózy (redukční dělení nebo meióza I)

Podstatou redukčního dělení je snížení počtu chromozomů na polovinu: z původní diploidní buňky vzniknou dvě haploidní buňky se dvěma chromatidovými chromozomy (každý chromozom zahrnuje 2 chromatidy).

Profáze 1(profáze první divize) se skládá z několika fází:

Leptotena(etapa tenkých nití). Chromozomy jsou viditelné pod světelným mikroskopem jako klubko tenkých vláken. Raný leptoten, kdy jsou vlákna chromozomů ještě velmi špatně viditelná, se nazývá proleptothenu.

Zygoten(fáze slučování vláken). děje konjugace homologních chromozomů(z lat. časování- připojení, spárování, dočasné sloučení). Homologní chromozomy (nebo homology) jsou chromozomy, které jsou si morfologicky a geneticky podobné. V normálních diploidních organismech jsou homologní chromozomy párovány: diploidní organismus obdrží jeden chromozom z páru od matky a druhý od otce. Při konjugaci se tvoří bivalenty. Každý bivalent je relativně stabilní komplex jednoho páru homologních chromozomů. Homology drží pohromadě protein synaptonemální komplexy. Jeden synaptonemální komplex může vázat pouze dvě chromatidy v jednom bodě. Počet bivalentů se rovná haploidnímu počtu chromozomů. Jinak se nazývají bivalenty tetrády, protože každý bivalent obsahuje 4 chromatidy.

Pachytene(fáze tlustých filamentů). Chromozomy se spiralizují, jejich podélná heterogenita je jasně viditelná. Replikace DNA je dokončena (speciální pachytenová DNA). konec překračující Křížení chromozomů, v důsledku čehož si vyměňují úseky chromatid.

Diploten(dvouvláknové stadium). Homologní chromozomy v bivalentech se navzájem odpuzují. Jsou spojeny v samostatných bodech, které se nazývají chiasma(ze starořeckých písmen χ - "chi").

diakineze(stadium divergence bivalentů). Samostatné bivalenty jsou umístěny na periferii jádra.

Metafáze I(metafáze první divize)

V prometafáze I jaderný obal se rozpadá (fragmenty). Vřeteno je vytvořeno. Dále dochází k metakinezi – bivalenty se přesouvají do ekvatoriální roviny buňky.

Anafáze I(anafáze první divize)

Homologní chromozomy, které tvoří každý bivalentní, se oddělují a každý chromozom se pohybuje směrem k nejbližšímu pólu buňky. K separaci chromozomů na chromatidy nedochází. Proces, kterým jsou chromozomy distribuovány mezi dceřiné buňky, se nazývá segregace chromozomů.

Telofáze I(telofáze prvního dělení)

Homologní dvouchromatidové chromozomy se zcela rozcházejí k pólům buňky. Normálně každá dceřiná buňka obdrží jeden homologní chromozom z každého páru homologů. Dva haploidní jádra, která obsahují polovinu chromozomů než jádro původní diploidní buňky. Každé haploidní jádro obsahuje pouze jednu sadu chromozomů, to znamená, že každý chromozom je reprezentován pouze jedním homologem. Obsah DNA v dceřiných buňkách je 2 S.

Ve většině případů (ale ne vždy) je telofáze I doprovázena cytokineze .

Interkineze

Interkineze je krátký interval mezi dvěma meiotickými děleními. Od interfáze se liší tím, že nedochází k replikaci DNA, zdvojení chromozomů a zdvojení centriolu: tyto procesy proběhly v premeiotické interfázi a částečně v profázi I.

Druhé dělení meiózy (rovníkové dělení nebo meióza II)

Během druhého dělení meiózy nedochází k poklesu počtu chromozomů. Podstatou rovnicového dělení je vznik čtyř haploidních buněk s jednotlivými chromatidovými chromozomy (každý chromozom obsahuje jednu chromatidu).

Profáze II(profáze druhé divize)

Neliší se významně od profáze mitózy. Chromozomy jsou viditelné pod světelným mikroskopem jako tenká vlákna. V každé z dceřiných buněk se vytvoří dělicí vřeteno.

Metafáze II(metafáze druhé divize)

Chromozomy se nacházejí v rovníkových rovinách haploidních buněk nezávisle na sobě. Tyto rovníkové roviny mohou ležet ve stejné rovině, mohou být vzájemně rovnoběžné nebo vzájemně kolmé.

Anafáze II(anafáze druhé divize)

Chromozomy se rozdělí na chromatidy (jako v mitóze). Výsledné jednochromatidové chromozomy se jako součást anafázových skupin přesouvají k pólům buněk.

Telofáze II(telofáze druhé divize)

Jednochromatidové chromozomy se zcela přesunuly k pólům buňky, tvoří se jádra. Obsah DNA v každé z buněk je minimální a činí 1 S.

Typy meiózy a její biologický význam

Obecně platí, že v důsledku meiózy se z jedné diploidní buňky vytvoří čtyři haploidní buňky. Na gametická meióza gamety se tvoří z vytvořených haploidních buněk. Tento typ meiózy je charakteristický pro zvířata. Gametická meióza úzce souvisí s gametogeneze A oplodnění. Na zygota A meióza spor výsledné haploidní buňky dávají vzniknout výtrusům nebo zoosporám. Tyto typy meiózy jsou charakteristické pro nižší eukaryota, houby a rostliny. Meióza spor úzce souvisí s sporogeneze. Tím pádem, meióza je cytologickým základem pohlavního a nepohlavního (sporového) rozmnožování.

Biologický význam meiózy Spočívá v udržování stálosti počtu chromozomů v přítomnosti sexuálního procesu. Navíc kvůli přejezdu rekombinace- vznik nových kombinací dědičných sklonů v chromozomech. Meióza také poskytuje kombinační variabilita- vznik nových kombinací dědičných sklonů při dalším oplození.

Průběh meiózy je pod kontrolou genotypu organismu, pod kontrolou pohlavních hormonů (u zvířat), fytohormonů (u rostlin) a mnoha dalších faktorů (například teplota).

Redukční dělení buněk je způsob buněčného dělení u eukaryot, při kterém vznikají haploidní buňky. Tím se liší od mitózy, která produkuje diploidní buňky.

Kromě toho meióza probíhá ve dvou po sobě jdoucích děleních, která se nazývají první (meióza I) a druhá (meióza II). Již po prvním dělení obsahují buňky jedinou, tedy haploidní sadu chromozomů. Proto se často nazývá první divize redukce. I když někdy se termín „redukční dělení“ používá ve vztahu k celé meióze.

Druhá divize se nazývá rovnicové a podobným mechanismem jako mitóza. V meióze II se sesterské chromatidy divergují k pólům buňky.

Meióze, stejně jako mitóze, v interfázi předchází syntéza DNA – replikace, po které se již každý chromozom skládá ze dvou chromatid, které se nazývají sesterské chromatidy. Mezi prvním a druhým dělením nedochází k syntéze DNA.

Pokud se v důsledku mitózy vytvoří dvě buňky, pak v důsledku meiózy - 4. Pokud však tělo produkuje vajíčka, zůstává pouze jedna buňka, která má v sobě koncentrované živiny.

Množství DNA před prvním dělením se obvykle označuje jako 2n 4c. Zde n označuje chromozomy, c označuje chromatidy. To znamená, že každý chromozom má homologní pár (2n), zároveň se každý chromozom skládá ze dvou chromatid. Vzhledem k přítomnosti homologního chromozomu se získají čtyři chromatidy (4c).

Po prvním a před druhým dělením se množství DNA v každé ze dvou dceřiných buněk sníží na 1n 2c. To znamená, že homologní chromozomy se rozcházejí do různých buněk, ale nadále se skládají ze dvou chromatid.

Po druhém dělení se vytvoří čtyři buňky se sadou 1n 1c, tj. každá obsahuje pouze jeden chromozom z dvojice homologních a skládá se pouze z jedné chromatidy.

Následuje podrobný popis prvního a druhého meiotického dělení. Označení fází je stejné jako u mitózy: profáze, metafáze, anafáze, telofáze. Avšak procesy probíhající v těchto fázích, zejména v profázi I, jsou poněkud odlišné.

Meióza I

Profáze I

Toto je obvykle nejdelší a nejsložitější fáze meiózy. Trvá to mnohem déle než u mitózy. Je to dáno tím, že v této době se k sobě homologní chromozomy přibližují a vyměňují si segmenty DNA (dochází ke konjugaci a křížení).

Časování- proces spojování homologních chromozomů. Překračující- výměna identických oblastí mezi homologními chromozomy. Nesesterské chromatidy homologních chromozomů si mohou vyměňovat ekvivalentní oblasti. V místech, kde k takové výměně dochází, tzv chiasma.

Spárované homologní chromozomy se nazývají bivalenty nebo tetrády. Komunikace je udržována až do anafáze I a je zajišťována centromerami mezi sesterskými chromatidami a chiasmaty mezi nesesterskými chromatidami.

V profázi se chromozomy spiralizují, takže na konci fáze získají chromozomy svůj charakteristický tvar a velikost.

V pozdějších fázích profáze I se jaderný obal rozpadne na váčky a jadérka zmizí. Začíná se tvořit meiotické vřeteno. Vznikají tři typy vřetenových mikrotubulů. Některé jsou připojeny ke kinetochorům, jiné - k tubulům rostoucím z opačného pólu (struktura funguje jako rozpěrky). Ještě další tvoří hvězdicovou strukturu a jsou připojeny ke kostře membrány a plní funkci podpory.

Centrosomy s centrioly se rozbíhají směrem k pólům. Mikrotubuly jsou zavedeny do oblasti bývalého jádra, připojeny ke kinetochorům umístěným v oblasti centromery chromozomů. V tomto případě se kinetochory sesterských chromatid spojují a působí jako jeden celek, což umožňuje, aby se chromatidy jednoho chromozomu neoddělily a následně se společně přesunuly k jednomu z pólů buňky.

Metafáze I

Nakonec se vytvoří štěpné vřeteno. Páry homologních chromozomů se nacházejí v rovině rovníku. Jsou seřazeny proti sobě podél rovníku buňky tak, že rovníková rovina je mezi páry homologních chromozomů.

Anafáze I

Homologní chromozomy se oddělují a rozcházejí se do různých pólů buňky. V důsledku křížení, ke kterému došlo během profáze, již nejsou jejich chromatidy navzájem identické.

Telofáze I

Jádra jsou obnovena. Chromozomy se despiralizují na tenký chromatin. Buňka je rozdělena na dvě části. U zvířat invaginací membrány. Rostliny mají buněčnou stěnu.

Meióza II

Interfáze mezi dvěma meiotickými děleními se nazývá interkineze, je velmi krátký. Na rozdíl od interfáze nedochází k duplikaci DNA. Ve skutečnosti je již zdvojená, akorát každá ze dvou buněk obsahuje jeden z homologních chromozomů. Meióza II se vyskytuje současně ve dvou buňkách vytvořených po meióze I. Níže uvedený diagram ukazuje rozdělení pouze jedné buňky ze dvou.

Profáze II

Krátký. Jádra a jadérka opět mizí a chromatidy spirálovitě. Začíná se tvořit vřeteno.

Metafáze II

Ke každému chromozomu, který se skládá ze dvou chromatid, jsou připojena dvě vřetenová vlákna. Jeden závit z jednoho pólu, druhý z druhého. Centromery se skládají ze dvou samostatných kinetochorů. Metafázová deska je vytvořena v rovině kolmé k rovníku metafáze I. To znamená, že pokud se mateřská buňka v meióze I dělila podél, nyní se dvě buňky rozdělí napříč.

Anafáze II

Protein, který váže sesterské chromatidy, se oddělí a ty se rozcházejí na různé póly. Sesterské chromatidy se nyní nazývají sesterské chromozomy.

Telofáze II

Podobně jako telofáze I. Dochází k despiralizaci chromozomů, mizí štěpné vřeténka, tvorba jader a jadérek, cytokineze.

Význam meiózy

V mnohobuněčném organismu se meiózou dělí pouze zárodečné buňky. Proto je hlavním významem meiózy bezpečnostnímechanismusAsexuální rozmnožování,který zachovává stálost počtu chromozomů v druhu.

Dalším významem meiózy je rekombinace genetické informace, která se vyskytuje v profázi I, tedy kombinační variabilita. Nové kombinace alel jsou vytvořeny ve dvou případech. 1. Když dojde k překřížení, tj. nesesterské chromatidy homologních chromozomů si vymění místa. 2. S nezávislou divergenci chromozomů k pólům v obou meiotických děleních. Jinými slovy, každý chromozom může být ve stejné buňce v jakékoli kombinaci s jinými nehomologickými chromozomy.

Již po meióze I obsahují buňky různé genetické informace. Po druhém dělení se všechny čtyři buňky od sebe liší. To je důležitý rozdíl mezi meiózou a mitózou, při které se tvoří geneticky identické buňky.

Křížením a náhodnou segregací chromozomů a chromatid v anafázích I a II vznikají nové kombinace genů a jsou jedendůvodů dědičná variabilita organismy který umožňuje evoluci živých organismů.

Meiomy (z jiného řeckého meYashchuit - redukce) nebo redukční buněčné dělení - dělení jádra eukaryotické buňky s polovičním počtem chromozomů. Probíhá ve dvou fázích (redukční a rovnicové stádium meiózy). Meióza by neměla být zaměňována s gametogenezí, tvorbou specializovaných zárodečných buněk nebo gamet z nediferencovaných kmenových buněk.

S poklesem počtu chromozomů v důsledku meiózy v životní cyklus dochází k přechodu z diploidní fáze do haploidní fáze. Obnova ploidie (přechod z haploidní do diploidní fáze) nastává v důsledku sexuálního procesu.

Vzhledem k tomu, že v profázi prvního, redukčního, stadia, párové fúze (konjugace) homologních chromozomů, je správný průběh meiózy možný pouze u diploidních buněk nebo dokonce u polyploidních (tetra-, hexaploidní atd. buňky). ). Meióza se může vyskytovat i u lichých polyploidů (tri-, pentaploidní atd. buňky), ale u nich v důsledku neschopnosti zajistit párovou fúzi chromozomů v profázi I dochází k divergenci chromozomů s poruchami, které ohrožují životaschopnost buňky resp. vyvíjí se z něj mnohobuněčný haploidní organismus.

Stejný mechanismus je základem sterility mezidruhových hybridů. Protože mezidruhové hybridy v jádře buněk kombinují chromozomy rodičů, které patří různé typy chromozomy obvykle nemohou konjugovat. To vede k poruchám v divergenci chromozomů během meiózy a v konečném důsledku k neživotaschopnosti zárodečných buněk nebo gamet (hlavním prostředkem boje s tímto problémem je použití polyploidních chromozomových sad, protože v tomto případě se každý chromozom konjuguje s odpovídající chromozom jeho sady). Určitá omezení konjugace chromozomů jsou dána také chromozomálními přestavbami (velké delece, duplikace, inverze nebo translokace).

Při meióze dochází nejen ke snížení počtu chromozomů na jejich haploidní počet, ale dochází k mimořádně důležitému genetickému procesu – výměně míst mezi homologními chromozomy, což je proces zvaný crossover.

Existuje několik typů meiózy. Se zygotou (charakteristickou pro askomycety, basymycety, některé řasy, sporozoany aj.), u kterých v životním cyklu převažuje haploidní fáze, se spojí dvě buňky gamet, které vytvoří zygotu s dvojitou (diploidní) sadou chromozomů. V této formě diploidní zygota (klidová spora) postupuje do meiózy, dvakrát se dělí a vznikají čtyři haploidní buňky, které se dále množí.

Výtrusný typ meiózy se vyskytuje u vyšších rostlin, jejichž buňky mají diploidní sadu chromozomů. V tomto případě se v reprodukčních orgánech rostlin haploidní buňky vytvořené po meióze ještě několikrát dělí. Jiný typ meiózy, gametický, nastává během zrání gamet – prekurzorů zralých zárodečných buněk. Nachází se u mnohobuněčných živočichů, mezi některými nižšími rostlinami.

V případě gametické meiózy je během vývoje organismu charakteristické, že dochází k sekreci klonů zárodečných buněk, které se následně diferencují na zárodečné buňky. A pouze buňky těchto klonů projdou během zrání meiózou a promění se v zárodečné buňky. V důsledku toho lze všechny buňky vyvíjejících se mnohobuněčných živočišných organismů rozdělit do dvou skupin: somatické - z nichž se vytvoří buňky všech tkání a orgánů, a zárodečné, ze kterých vzniknou zárodečné buňky.

K této izolaci zárodečných buněk (gonocytů) obvykle dochází v raných fázích embryonálního vývoje. K určení gonocytů u korýše kyklopského tedy dochází již při prvním dělení zygoty: z jedné ze dvou buněk vznikají zárodečné buňky. U ascaris se izolují zárodečné buňky nebo buňky "zárodečné linie" (A. Weisman) ve stadiu 16 blastomer, u Drosophila - ve stadiu blastocysty, u člověka - primární zárodečné buňky (gonoblasty) se objevují ve 3. týdnu r. embryonální vývoj ve stěně žloutkového vaku v kaudální části embrya.

Fáze meiózy

Meióza se skládá ze 2 po sobě jdoucích dělení s krátkou mezifází mezi nimi.

• Profáze I - Profáze prvního dělení je velmi složitá a skládá se z 5 etap:
• Leptothena nebo leptonema - sbalení chromozomů, kondenzace DNA s tvorbou chromozomů ve formě tenkých nití (chromozomy se zkracují).
• Zygoten nebo zygonem - dochází ke konjugaci - spojení homologních chromozomů se vznikem struktur sestávajících ze dvou spojených chromozomů, nazývaných tetrády nebo bivalenty a jejich dalším zhutňováním.
• Pachyten nebo pachinema - (nejdelší stadium) - v některých místech jsou homologní chromozomy pevně spojeny a tvoří chiasma. Nastává u nich cross over – výměna míst mezi homologními chromozomy.
• Diploten nebo diplonem - dochází k částečné dekondenzaci chromozomů, přičemž část genomu může fungovat, dochází k transkripčním procesům (tvorba RNA), translace (syntéza bílkovin); homologní chromozomy zůstávají vzájemně propojeny. U některých zvířat získávají chromozomy v oocytech v této fázi profáze meiózy charakteristický tvar chromozomů štětce.
• Diakineze - DNA opět maximálně kondenzuje, syntetické procesy se zastaví, jaderný obal se rozpouští; centrioly se rozbíhají směrem k pólům; homologní chromozomy zůstávají vzájemně propojeny.

Na konci profáze I migrují centrioly k pólům buňky, tvoří se vlákna vřetena, ničí se jaderná membrána a jadérka.

• · Metafáze I - bivalentní chromozomy se řadí podél rovníku buňky.
• · Anafáze I - mikrotubuly se stahují, bivalenty se dělí a chromozomy se rozcházejí směrem k pólům. Je důležité poznamenat, že v důsledku konjugace chromozomů v zygotenu se celé chromozomy sestávající ze dvou chromatid, z nichž každá se rozbíhá směrem k pólům, a nikoli jednotlivé chromatidy, jako u mitózy.
• · Telofáze I - chromozomy despiralizují a objevuje se jaderná membrána.

Druhé dělení meiózy následuje bezprostředně po prvním, bez výrazné interfáze: není zde žádná S-perioda, protože před druhým dělením nedochází k replikaci DNA.

• Profáze II - dochází ke kondenzaci chromozomů, dělí se buněčný střed a produkty jeho dělení se rozcházejí k pólům jádra, dochází k destrukci jaderného obalu, vzniká dělicí vřeténka, kolmé k prvnímu vřeténku.
• Metafáze II – univalentní chromozomy (skládající se každý ze dvou chromatid) jsou umístěny na „rovníku“ (ve stejné vzdálenosti od „pólů“ jádra) ve stejné rovině a tvoří tzv. metafázovou desku.
• Anafáze II - univalenty se dělí a chromatidy se rozbíhají směrem k pólům.
• · Telofáze II - chromozomy despiralizují a objevuje se jaderná membrána.

V důsledku toho se z jedné diploidní buňky vytvoří čtyři haploidní buňky. V případech, kdy je meióza spojena s gametogenezí (například u mnohobuněčných zvířat), jsou první a druhé dělení meiózy během vývoje vajíček ostře nerovnoměrné. V důsledku toho vzniká jedno haploidní vajíčko a tři tzv. redukční tělíska (abortivní deriváty prvního a druhého dělení).

Oddělené fáze meiózy u zvířat popsal V. Flemming (1882) a u rostlin E. Strasburger (1888) a poté ruský vědec V.I. Beljajev. Ve stejné době (1887) A. Weissman teoreticky zdůvodnil potřebu meiózy jako mechanismu pro udržení konstantního počtu chromozomů. První podrobný popis meiózy v králičích oocytech podal Winiworth (1900). Studium meiózy stále pokračuje.

Biologický význam meiózy

Biologický význam meiózy spočívá v udržení konstantního počtu chromozomů v přítomnosti pohlavního procesu. Navíc v důsledku křížení dochází k rekombinaci - vzniku nových kombinací dědičných sklonů v chromozomech. Meióza poskytuje i kombinační variabilitu – vznik nových kombinací dědičných sklonů při dalším oplození.

Průběh meiózy je pod kontrolou genotypu organismu, pod kontrolou pohlavních hormonů (u zvířat), fytohormonů (u rostlin) a mnoha dalších faktorů (například teplota).

Meióza (u vyšších rostlin) probíhá v předvečer kvetení a vede ke vzniku haploidního gametofytu, ve kterém se později tvoří gamety.

Dvakrát. Probíhá ve dvou fázích (redukční a rovnicové stádium meiózy). Meióza by neměla být zaměňována s gametogenezí – tvorbou specializovaných zárodečných buněk neboli gamet z nediferencovaných kmenových buněk.

S poklesem počtu chromozomů v důsledku meiózy dochází v životním cyklu k přechodu z diploidní fáze do haploidní fáze. Obnova ploidie (přechod z haploidní do diploidní fáze) nastává v důsledku sexuálního procesu.

Vzhledem k tomu, že v profázi prvního, redukčního, stadia, párové fúze (konjugace) homologních chromozomů, je správný průběh meiózy možný pouze u diploidních buněk nebo dokonce u polyploidních (tetra-, hexaploidní atd. buňky). ). Meióza se může vyskytovat i u lichých polyploidů (tri-, pentaploidní atd. buňky), ale u nich v důsledku neschopnosti zajistit párovou fúzi chromozomů v profázi I dochází k divergenci chromozomů s poruchami, které ohrožují životaschopnost buňky resp. vyvíjí se z něj mnohobuněčný haploidní organismus.

Stejný mechanismus je základem sterility mezidruhových hybridů. Protože mezidruhoví hybridi kombinují chromozomy rodičů patřících k různým druhům v buněčném jádře, chromozomy obvykle nemohou konjugovat. To vede k poruchám v divergenci chromozomů během meiózy a v konečném důsledku k neživotaschopnosti zárodečných buněk nebo gamet (hlavním prostředkem boje s tímto problémem je použití polyploidních chromozomových sad, protože v tomto případě se každý chromozom konjuguje s odpovídající chromozom jeho sady). Chromozomální přestavby (velké delece, duplikace, inverze nebo translokace) také ukládají určitá omezení na konjugaci chromozomů.

Encyklopedický YouTube

• 1 / 5

  Meióza se skládá ze 2 po sobě jdoucích dělení s krátkou mezifází mezi nimi.

  • Profáze I- profáze prvního dělení je velmi složitá a skládá se z 5 etap:
  • Leptotena nebo leptonema- sbalení chromozomů, kondenzace DNA se vznikem chromozomů ve formě tenkých nití (chromozomy se zkracují).
  • Zygoten nebo zygonema- dochází ke konjugaci - spojení homologních chromozomů se vznikem struktur sestávajících ze dvou spojených chromozomů, nazývaných tetrády nebo bivalenty, a jejich dalším zhutňováním.
  • Pachytene nebo pachinema- (nejdelší stadium) - v některých místech jsou homologní chromozomy pevně spojeny a tvoří chiasmata. Nastává u nich cross over – výměna míst mezi homologními chromozomy.
  • Diploten nebo diploném- dochází k částečné dekondenzaci chromozomů, přičemž část genomu může pracovat, dochází k procesům transkripce (tvorba RNA), translace (syntéza bílkovin); homologní chromozomy zůstávají vzájemně propojeny. U některých zvířat získávají chromozomy v oocytech v této fázi meiotické profáze charakteristický tvar chromozomů lamp-kartáčových chromozomů.
  • diakineze- DNA opět maximálně kondenzuje, syntetické procesy se zastaví, jaderný obal se rozpustí; centrioly se rozbíhají směrem k pólům; homologní chromozomy zůstávají vzájemně propojeny.

  Na konci profáze I migrují centrioly k pólům buňky, tvoří se vřetenová vlákna a ničí se jaderná membrána a jadérka.

  • Metafáze I- bivalentní chromozomy se řadí podél rovníku buňky.
  • Anafáze I- mikrotubuly se stahují, bivalenty se dělí a chromozomy se rozcházejí směrem k pólům. Je důležité poznamenat, že v důsledku konjugace chromozomů v zygotenu se celé chromozomy sestávající ze dvou chromatid, z nichž každá se rozbíhá směrem k pólům, a nikoli jednotlivé chromatidy, jako u mitózy.
  • Telofáze I

  Druhé dělení meiózy následuje bezprostředně po prvním, bez výrazné interfáze: není zde žádná S-perioda, protože před druhým dělením nedochází k replikaci DNA.

  • Profáze II- dochází ke kondenzaci chromozomů, dělí se buněčný střed a produkty jeho dělení se rozcházejí k pólům jádra, ničí se jaderný obal, vzniká dělicí vřeténka, kolmé k prvnímu vřeténku.
  • Metafáze II- univalentní chromozomy (skládající se z každé ze dvou chromatid) jsou umístěny na "rovníku" (ve stejné vzdálenosti od "pólů" jádra) ve stejné rovině a tvoří tzv. metafázovou desku.
  • Anafáze II- univalenty se dělí a chromatidy se rozbíhají směrem k pólům.
  • Telofáze II Chromozomy se despiralizují a objevuje se jaderná membrána.

  V důsledku toho se z jedné diploidní buňky vytvoří čtyři haploidní buňky. V případech, kdy je meióza spojena s gametogenezí (například u mnohobuněčných zvířat), během vývoje