Інформація про новину
  • Переглядів: 333
  • Автор: admin
  • Дата: 9-03-2018, 23:28
9-03-2018, 23:28

Mejoza

Категорія: Podręczniki w języku polskim » Biologia

Podczas rozmnażania płciowego zachodzi połączenie materiałów genetycznych organizmów

Komórki organizmu człowieka powstają z jednej jedynej komórki - zygoty - drogą podziałów mitotycznych. Przy tym garnitur i struktura chromosomów zostaje niezmienna: wszystkie one są genetycznie identyczne jedna z drugą1. Ta genetyczna identyczność jest bezpośrednim skutkiem mitozy, w której wyniku dwie potomne komórki otrzymują identyczny garnitur chromosomów. Wiele żywych organizmów rozmnaża się tylko drogą mitozy. Na przykład komórki pełzaka dzielą się tylko drogą mitozy (ryc. 29.1, A). Przy tym powstają dwie potomne identyczne komórki. Gdy umieścimy jednego pełzaka do probówki z wodą, która zawiera bakterie - naturalny pokarm pełzaka, to po pewnym czasie można będzie zauważyć, że w probówce powstała niewielka populacja pełzaków. Wszystkie one będą genetycznie identyczne z wyjściowym pełzakiem. Takie genetycznie identyczne organizmy nazywają się klonami. Niektóre wielokomórkowe organizmy też rozmnażają się tylko drogą mitozy. Taki jest na przykład grzyb pleśniowy - pędzlak, znany z syntezy penicyliny (ryc. 29.1, B). Na końcach strzępek pędzlaka powstają łańcuszki komórek zarodnikowych - konidiów, które powstają wskutek mitozy. Każda z tych komórek jest genetycznie identyczna z dowolną komórką grzyba. A grzyb, który wyrósł z tego konidia, będzie genetycznie identyczny z organizmem macierzyńskim.

Jednak ewolucyjnie wygodniejszy okazał się taki sposób rozmnażania, kiedy zachodzi wymiana materiału genetycznego między organizmami, a potomstwo otrzymuje różne kombinacje tego genetycznego materiału. Przy tym potomkowie okazują się nie identyczni ze swoimi rodzicami. W taki sposób powstaje różnorodność w populacjach żywych organizmów, co daje im możliwość lepiej dostosować się do warunków środowiska zewnętrznego, które się stale zmieniają. Takie podejście wymaga od eukariotów wypracowania od razu dwóch złożonych i uzgodnionych procesów - zapłodnienia i mejozy. Wyobraźmy sobie, że mamy dwa organizmy eukariotyczne, które nie są identyczne i posiadają podwójny garnitur chromosomów (ryc. 29.2). 

1 Jeśli nie brać pod uwagę niektóre komórki układu odpornościowego, dla których ta reguła się narusza. Jednak to zjawisko nie jest powiązane z mitozą.



Dla uproszczenia przyjmijmy, że organizmy są jednokomórkowe, garnitur haploidalny (pojedynczy) zawiera dwa chromosomy, a dipioidalny (podwójny) - cztery. Każdy z tych organizmów może dzielić się drogą mitozy, tworząc przy tym identyczne z sobą klony. Ale jest sposób wymiany materiałem genetycznym między podobnymi nieidentycznymi organizmami z powstaniem potomstwa, które ma swój unikalny genetyczny materiał. Dlatego nasze jednokomórkowe organizmy biorą się do szczególnego sposobu podziału komórkowego - mejozy (od gr. meiosis - zmniejszenie). Po nim, w odróżnieniu od mitozy, powstaje nie dwie komórki, a cztery. Przy tym one są różne i niosą pojedynczy garnitur chromosomów, w naszym przypadku - dwa chromosomy. Takie komórki znacznie różnią się od wyjściowych i są zdolne do zlewania się ze sobą w procesie nazywanym zapłodnieniem. Kiedy takie komórki, które powstały w różnych organizmach, zlewają się, to zachodzi odnowienie podwójnego garnituru chromosomów zawierający chromosomy obojga „rodziców”.

Mejoza składa się z szeregu faz, które kolejno się zmieniają

A teraz dokładniej rozpatrzmy, jak zachodzi mejoza. Początek mejozy przypomina mitozę. Tak samo jak i w przypadku mitozy najpierw zachodzi podwojenie DNA w interfazie. Następnie komórka wstępuje w profazę mejozy I. Ona przypomina profazę podziału mi-totycznego, jednak posiada pewne różnice. Podstawowa polega na tym, że podwojone chromosomy splątują się i wymieniają odcinkami. Jest to bardzo ważne i istotne. Jak pamiętamy, w przypadku organizmu diploidalnego w jądrze jest po dwie kopie każdego chromosomu -jeden ojcowski, inny macierzyński. Te kopie nie są identyczne jedna względem drugiej, ponieważ różnią się kolejnością DNA. Ale podczas profazy I w mejozie zachodzi proces wymiany odcinkami między macierzyńskim i ojcowskim chromosomem. Przy tym chromosomy, które powstają, okazują się niby zszyte z fragmentów ojcowskich i macierzyńskich chromosomów, jak kołdra jest zszyta z kawałeczków tkaniny. Taki proces nazywa się crossing-over (ryc. 29.3).

Wraz z przebiegiem crossing-over zachodzi zagęszczenie (spiralizacja) chromosomów i niszczy się otoczka jądrowa. Następnie komórka wstępuje w metafazę I mejozy, podczas której chromosomy, jak i w mitozie, ustawiają się na równiku w płytkę metafazową. Następnie za metafazą I idzie anafaza I. Tu wyjawia się jeszcze jedna różnica między mejozą i mitozą: gdy w mitozie zaszło rozchodzenie chromatyd, to w mejozie rozchodzą się całe chromosomy (ryc. 29.4).

 


Po zakończeniu anafazy I następuje telofa-za I, po której zachodzi cytokineza. Nie ciężko dojść do wniosku, że w wyniku tego powstają

dwie potomne komórki, które zawierają jednakowy garnitur X-podobnych chromosomów. Ale na tym proces się nie kończy. Powstałe komórki wstępują w drugi podział mejozy. On też posiada profazę, metafazę, anafazę i telofazę. Profaza II zwykle jest krótka i nie ma jakichś osobliwości. Metafaza II i anafaza II zachodzą analogicznie do takich faz w mitozie: chromatydy chromosomów, które są rozmieszczone na równiku, rozchodzą się i X-podobne chromosomy rozszczepiają się na poszczególne podobne do pałeczek chromosomy. Po zakończeniu telofazy II każda z dwóch komórek dzieli się jeszcze na dwie. Po anafazie II i telofazie II w każdej powstałej komórce okazuje się po jednej kopii każdego chromosomu. Przegląd faz mejozy podano na rycinie 29.5.

Wspólne i odmienne cechy mitozy i mejozy

Uogólnijmy to, co było powiedziane w postaci charakterystyki porównawczej mitozy i mejozy. Tę porównawczą charakterystykę przytoczono w tabeli 29.1.

Tabela 29.1. Charakterystyka porównawcza mitozy i mejozy

 

Mitoza

Mejoza -1 podział

Mejoza - II podział

Crossing-over

Nie ma

Jest

Nie ma

Rozchodzenie w anafazie

Rozchodzą się chromatydy

Rozchodzą się chromosomy

Rozchodzą się chromatydy

Wynik

podziału

Dwie komórki identyczne wyjściowej. Garnitur chromosomów zachowuje się

Dwie komórki ze zmniejszonym o połowę garniturem X-podobnych chromosomów złożonych z dwóch chromatyd

Cztery komórki o dwukrotnie zmniejszonym garniturze podobnych do pałeczek chromosomów, każdy chromosom zawiera po jednej chromatydzie

Teraz przekształcimy proces mejozy na schemacie, który był podany wcześniej na rycinie 29.2, i dokonamy jego analizy (ryc. 29.6). Oczywiście, że różnorodność genetyczna powstaje nie tylko dzięki kształtowaniu się nowych kombinacji chromosomów, lecz i dzięki przebudowie chromosomów w profazie I mejozy podczas crossing-over.


 

Zastanów się

Wybierz jedną poprawną odpowiedź

1

Garnitur diploidalny chromosomów o jednej chromatydzie jest w komórce podczas A telofazy I mejozy В anafazy I mejozy C metafazy II mejozy D anafazy II mejozy E telofazy II mejozy

2

Komórka człowieka po telofazie II mejozy zawiera następującą ilość chromosomów A 46 В 23 C 12 D 44 E 24

3

Mejoza zachodzi w takich komórkach człowieka, jak A nabłonek skóry В komórki nerwowe C komórki - poprzedniki gamet D komórki ścian jelita E komórki siatkówki oka

4

W wyniku crossing-over A zwiększa się różnorodność potomków В przyspiesza się wzrost organizmu C zwiększa się wiarygodność zapłodnienia D zwiększa się częstotliwość mitozy E wzrasta podobieństwo chromosomów

5

Skutkiem rozchodzenia się chromosomów zamiast chromatyd w metafazie I mejozy jest

A zwiększenie ilości chromosomów w powstałych komórkach В zmniejszenie ilości chromosomów w powstałych komórkach C możliwość zachodzenia crossing-over D możliwość zachodzenia cytokinezy Є powstanie klonów

Sformułuj odpowiedź w postaci kilku zdań

6

Po co organizmy w procesie rozmnażania wymieniają się informacją dziedziczną?

7

Dlaczego w toku ewolucji powstała mejoza?

8

Podaj charakterystykę różnic między profazą mitozy i profazą I mejozy.

9

Jak by zmieniłaby się różnorodność organizmów w populacjach, gdyby mejoza zachodziła bez crossing-over?

10

Dlaczego podczas mejozy pro-, meta-, ana- i telofaza zachodzą dwukrotnie, a podczas mitozy - jeden raz?

Znajdź odpowiedź i postaraj się zrozumieć istotę problemu

11

Dlaczego procesy mitozy i mejozy mają wiele wspólnych cech?

12

Podaj charakterystykę różnic w procesach przebiegu mejozy u zwierząt i roślin.

Dowiedz się samodzielnie i opowiedz innym

13

Jakie skutki ma nierozchodzenie się chromosomów po crossing-over podczas powstania gamet u człowieka? Od czego zależy częstotliwość takich zakłóceń?

14

Mejoza może zachodzić nie tylko podczas powstania gamet, ale i na innych etapach cyklu życiowego. Jakie są warianty cyklów życiowych? Jaką rolę odgrywa w nich mejoza?

Projekt do opracowania w grupie

15

Porównanie mitozę i mejozę.

1) Przygotuj tabelę porównawczą mitozy i mejozy według jak największej ilości parametrów.

2) Zaprezentuj ją w klasie na lekcji i powiedz, które kryteria porównania są najważniejsze.

16

Model mejozy.

1) Wykonaj z zapałek lub wykałaczek modele chromosomów w taki sposób, żeby chromosomy jednej pary różniły się odcieniami, a chromosomy różnych par - kolorami.

2) Przygotuj chromosomy „w paski” po crossing-over.

3) Przygotuj błony dla czterech komórek, wycinając je z tektury lub papieru.

4) Wykorzystując te modele chromosomów i błon komórkowych, zademonstruj kolegom, jak zachodzi mejoza.

 

Źródło: Biologia podręcznika dla klasy 9 Szałamow

 






^