MEIOSE: FUNKTION, PHASEN UND IHRE EIGENSCHAFTEN - BIOLOGIE - 2024

Die Meiose ist die Art der Zellteilung, die eukaryotische Organismen charakterisiert, deren Lebenszyklus eine Phase der sexuellen Reproduktion ist. Durch diesen Prozess wird die Anzahl der Chromosomen in sich teilenden Zellen halbiert, weshalb es auch als "reduktive Teilung" bekannt ist.

Nach den Grundlagen der Zelltheorie "kommt jede Zelle aus einer anderen Zelle" und es ist bekannt, dass eine Zelle durch einen Teilungsprozess, der aus der Verdoppelung ihrer internen Komponenten (DNA, Proteine ​​usw.) besteht, eine andere hervorbringt. ) und ihre Trennung in zwei "Tochter" -Zellen, die praktisch identisch sind.

Zusammenfassendes Schema der Meiose: 1) Duplikation von Chromosomen 2) Paarung homologer Chromosomen 3) Kreuzung 4) Erste meiotische Teilung (jeweils eines der duplizierten Chromosomen pro Tochterzelle) 5) Zweite meiotische Teilung (jeweils ein Chromosom) eine pro Tochterzelle) (Quelle: Peter Coxhead über Wikimedia Commons)

Dieser Prozess ermöglicht die Kontinuität des Lebens und die "unveränderte" Übertragung von genetischem Material auf nachfolgende Generationen. Meiose tritt sowohl in den Zellen mehrzelliger Organismen als auch in einzelligen Organismen (unter anderem Protozoen, Hefen und Bakterien) auf.

Für einige Organismen ist dies die Hauptform der Fortpflanzung und wird als asexuelle Fortpflanzung bezeichnet. Die Fortpflanzung mehrzelliger Lebewesen mit unterschiedlichen Entwicklungszyklen ist jedoch etwas komplexer und impliziert, dass alle Zellen desselben Organismus aus einer ganz besonderen Zelle gebildet werden, die Zygote genannt wird.

Die Zygote ist das Ergebnis eines Prozesses, der als sexuelle Reproduktion bezeichnet wird und die Fusion zweier gametischer oder sexueller Zellen beinhaltet, die von zwei verschiedenen Individuen (im Allgemeinen einem "Mann" und einer "Frau") produziert werden und die die Hälfte der genetischen Information besitzen jeder.

Der Produktionsprozess dieser Geschlechtszellen ist bei mehrzelligen Organismen als Meiose bekannt und hat die Hauptfunktion, Zellen mit der halben Chromosomenlast, dh haploiden Zellen, zu produzieren.

Funktion der Meiose

Meiose ist der zentrale Teil oder das "Herz" der sexuellen Fortpflanzung, was eine evolutionär vorteilhafte "Akquisition" zu sein scheint, wie sie von den meisten Tier- und Pflanzenarten übernommen wurde.

Dieser Prozess beinhaltet die Kombination von zwei verschiedenen Genomen, was mit der Bildung von Nachkommen mit einer "neuen" genetischen Ausstattung endet, was wiederum eine Erhöhung der Variabilität impliziert.

Durch diese reduktive Zellteilung produzieren spezialisierte Zellen im Körper von mehrzelligen Tieren und Pflanzen, die als Keimbahnzellen bekannt sind, Geschlechts- oder Gametikzellen, die bei Fusion eine Zelle bilden, die Zygote genannt wird. .

Die Verringerung der Chromosomenzahl durch Meiose ist ein wesentlicher Schritt für die Vereinigung der beiden Geschlechtszellen, die produziert werden, um das diploide chromosomale Komplement in der nächsten Generation zu "regenerieren" und die Kontinuität der Spezies sicherzustellen.

Eine Verringerung der Chromosomenzahl ist möglich, da während der Meiose auf eine einzelne Runde der DNA-Replikation zwei aufeinanderfolgende Runden der Chromosomensegregation folgen.

Wettbewerbsvorteil

Die Tatsache, dass sich zwei Individuen sexuell vermehren und zwei genetisch unterschiedliche Gameten fusionieren, deren Chromosomen zuvor ebenfalls durch zufällige Prozesse „gemischt“ wurden, kann aus Sicht des Wettbewerbs einen evolutionären Vorteil bedeuten.

Die Meiose, die zu Zellen mit einer neuen genetischen Kombination führt, die während der sexuellen Fortpflanzung verschmelzen, ermöglicht es den Individuen, die das Produkt einer solchen Fortpflanzung sind, sich anzupassen, um in Umgebungen zu überleben, die in einer wesentlichen Weise variieren.

Beseitigung "schädlicher" Allele

Da eine Population durch Mutationen (von denen viele schädlich oder schädlich sein können) für das Auftreten neuer Allele anfällig ist, können Meiose und sexuelle Reproduktion die rasche Eliminierung dieser Allele begünstigen und deren Akkumulation und weitere Ausbreitung verhindern.

Phasen der Meiose

Der meiotische Prozess kann als "Trennung" oder "Verteilung" der Chromosomen einer Zelle erklärt werden, in deren Teilung ihre Chromosomenlast verringert ist, was durch zwei Teilungen erfolgt, die als erste meiotische Teilung und zweite meiotische Teilung bekannt sind zuletzt ganz ähnlich wie die mitotische Teilung.

Wie weiter unten zu sehen sein wird, besteht jede der beiden Meiosen aus einer Prophase, einer Metaphase, einer Anaphase und einer Telophase.

Die Phasen der Meiose (Quelle: Boumphreyfr über Wikimedia Commons)

- Erste meiotische Teilung

Meiose I oder erste meiotische Teilung beginnt mit der Vereinigung der Mitglieder jedes homologen Chromosomenpaars (der mütterlichen und väterlichen Chromosomen, die diploide Organismen von ihren Eltern erben).

Schnittstelle

Wie bei der Mitose ist die Phase des Keimbahnzellzyklus, die der Meiose vorausgeht, die Schnittstelle. Während dieses Stadiums tritt das einzige Ereignis der zellulären DNA-Replikation auf, das ein mütterliches und ein väterliches Chromosom (sie sind diploide Zellen) erzeugt, die jeweils aus zwei Schwesterchromatiden bestehen.

Prophase I.

Während der Prophase I der Meiose I tritt die Vereinigung oder der physische Kontakt zwischen homologen Chromosomen (äquivalente Chromosomen von zwei verschiedenen Eltern, dem Vater und der Mutter) über ihre gesamte Länge auf.

Dieses Ereignis ist als Synapse bekannt und es ist der Prozess, durch den vier Chromatiden assoziiert werden, zwei von jedem homologen Chromosom, weshalb die resultierende Struktur als Tetrade oder zweiwertiger Komplex bezeichnet wird (die Anzahl der Tetraden in einer Zelle während der Prophase beträgt äquivalent zur haploiden Anzahl von Chromosomen).

In jeder Tetrade rekombinieren Nicht-Schwester-Chromatiden, dh solche, die zu homologen Chromosomen gehören, durch einen als Crossover bezeichneten Prozess, der zum genetischen Austausch zwischen Chromosomen führt, indem zufällige Fragmente in zufälligen Positionen „ausgeschnitten und eingefügt“ werden. Erzeugung neuer Genkombinationen.

Nach der Rekombination trennen sich die Zentromere der homologen Chromosomen und sind nur durch Regionen verbunden, die als Chiasmen bekannt sind und den Kreuzungsstellen entsprechen. Die Schwesterchromatiden bleiben jedoch über das Zentromer gebunden.

Während dieser Phase der Meiose I wachsen Zellen und synthetisieren Reservemoleküle. Zusätzlich wird die Bildung der Mikrotubuli-Spindel geschätzt und in der späten Prophase I verschwindet die Kernhülle und die Chromatidentetraden sind unter dem Lichtmikroskop deutlich zu sehen.

Diese Phase endet, wenn sich die Tetraden in der Äquatorialebene der sich teilenden Zelle ausrichten.

Metaphase I.

Während der Metaphase heften sich die Fasern der Mikrotubuli-Spindel an die Zentromere homologer Chromosomen und an entgegengesetzte Pole der Zelle; Dies ist das Gegenteil von dem, was während der Mitose auftritt, bei der die Zentromere der Schwesterchromatiden an entgegengesetzten Polen an Mikrotubuli gebunden sind.

Anaphase I.

In dieser Phase trennen sich die duplizierten homologen Chromosomen, da sie dank der Mikrotubuli der Spindel zu entgegengesetzten Polen der Zelle "gezogen" werden. An jedem Pol wird dann eine zufällige Kombination von Chromosomen gefunden, jedoch nur ein Mitglied jedes homologen Paares.

Während der Anaphase I bleiben die Schwesterchromatiden durch ihre Zentromere aneinander gebunden, was sich von der Mitose unterscheidet, da während der mitotischen Anaphase die Schwesterchromatiden an entgegengesetzten Polen der Zelle getrennt sind.

Telophase I.

Zu diesem Zeitpunkt „dekondensieren“ die Chromatiden, dh sie werden unter dem Mikroskop weniger sichtbar und verlieren ihre charakteristische Form. Die Kernhülle wird reorganisiert und es kommt zur Zytokinese oder Trennung von Tochterzellen, die eine haploide Anzahl von Chromosomen aufweisen, aber aus doppelten Chromosomen (mit ihren beiden Chromatiden) bestehen.

Zwischen Telophase I und der nächsten meiotischen Teilung liegt eine kurze Zeitspanne, die als Interkinesis bekannt ist, obwohl sie nicht bei allen Organismen auftritt.

- Zweite meiotische Division

Während der zweiten Teilung werden die Schwesterchromatiden wie während der Mitose getrennt, ohne dass die DNA zuvor repliziert wurde.

Prophase II

Prophase II ist der mitotischen Prophase sehr ähnlich. Zu diesem Zeitpunkt gibt es keine Vereinigung homologer Chromosomen und keine Überkreuzung.

In der Prophase II werden die Chromatiden wieder sichtbar, dh das Chromatin kondensiert. Die Spindelfasern strahlen von jedem Pol aus und dehnen sich zu den Zentromeren aus, die die Schwesterchromatiden verbinden.

Schließlich verschwindet die Kernhülle und die Mikrotubuli von entgegengesetzten Polen erreichen das Zentromer jedes Chromatids und diese sind in der Äquatorialebene der Zelle ausgerichtet.

Metaphase II

Metaphase II unterscheidet sich von Metaphase I hinsichtlich der Anzahl der Chromatiden, die sich in der Äquatorialebene ausrichten. In der Metaphase I sind Tetraden zu sehen, während in II nur die Schwesterchromatiden des gleichen Chromosoms wie in der mitotischen Metaphase beobachtet werden.

Anaphase II

In diesem Stadium trennen sich die Schwesterchromatiden, wenn sie zu entgegengesetzten Polen der Zelle verschoben werden. Von diesem Moment an wird jedes Chromatid als unabhängiges Chromosom betrachtet.

Telophase II

Zu Beginn der Telophase regeneriert sich dann die Kernhülle auf dem Satz nicht duplizierter homologer Chromosomen, die in jedem Pol der Zelle verteilt waren, wonach eine Zytokinese oder Trennung von Tochterzellen auftritt.

Die meiotische Teilung einer diploiden Zelle erzeugt vier haploide Zellen, von denen jede eine andere Kombination von Genen aufweist, als die Rekombination stattfand.

Verweise

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