מֵידָע

2020_SS1_Bis2a_Facciotti_Reading_26 - ביולוגיה

2020_SS1_Bis2a_Facciotti_Reading_26 - ביולוגיה


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

יעדי למידה הקשורים ל-2020_SS1_Bis2a_Facciotti_Reading_26

  • רשום את הדרישות לחלוקת התא וכיצד זה קשור לשלבים השונים של מחזור התא.
  • זהה את האותות האחראים לכניסה לשלבים השונים של מחזור התא, מה קורה אם אלהמופרעים, וכיצד ניתן להשתמש באופני רגולציה שונים.
  • השוו והשוו את רצף האירועים שצריכים להתרחש במהלך מיטוזה מול מיוזה ולמה הם נחוצים: כוללים את התפקידים של מיקרוטובולים, חלבונים מוטוריים, צנטרוזומים ורמת עיבוי ה-DNA.
  • השווה וניגוד התנהגויות של כרומטידות אחיות, כרומוזומים וכרומוזומים הומולוגיים במיטוזה לעומת מיוזה.
  • צרו ודנו בתמונה הממחישה את החשיבות של מעבר וחילופי כרומטידים במהלך מיוזה I והסבירו מה קורה אם אירועי הצלבה אלו אינם מתרחשים.
  • הגדירו ויוכלו להשתמש במונחים הטרוזיגוטי, הומוזיגוט, מוטציה, סוג פראי, דומיננטי, רצסיבי, אלל, גן, לוקוסים וכרומוזומים בצורה נכונה.
  • הגדר הפלואיד ופוליפלואיד ולְתַאֵרכמה עלויות ויתרונות של פוליפלוידיה.
  • תאר כיצד הפרדה אללית ומבחר עצמאי מביאים להורשה של מאפיינים באמצעות תהליך של מיוזה ורבייה מינית.

מחזור התא האוקריוטי ומיטוזיס

מחזור התא הוא רצף מסודר של אירועים המשמשים מערכות ביולוגיות לתיאום חלוקת תאים. אלה כוללים תקופת הכנה ארוכה הנקראת interphase, וכן א מיטוטי שלב הנקרא M phase. אינטרפאזה מחולקת לעתים קרובות יותר לתת-פאזות הניתנות להבחנה הנקראות G1, ס, ו G2 שלבים. מיטוזה היאהשלב שבו מופץ DNA משוכפללתאי בת והוא עצמו מחולק לרוב לחמישה שלבים ניתנים להבחין בהם: נבואה, פרומטפאזה, מטאפאזה, אנפאזה, ו טלופאז. מיטוזהמלווה לעתים קרובותעל ידי תהליך שנקרא ציטוקינזיס, במהלכו המרכיבים הציטופלזמיים של תאי הבתמופרדיםאו על ידי אאקטיןטבעת (תאים של בעלי חיים) או לפי תאצַלַחַתהיווצרות (תאי צמחים). המעבר דרך השלבים הללונשלטיםעל ידי מחסומים. ישנם שלושה מחסומים עיקריים במחזור התא: אחד לקראת סוף G1, שנייה ב-G2מעבר -M, והשלישי במהלך המטאפאזה. בדיקות רגולטוריות אלו מבטיחות שיש לתהליכים הנדרשים כדי לעבור בהצלחה לשלב הבא של מחזור התאהושלמה במלואהושקיימים מספיק משאבים כדי לעבור לשלב הבא של חלוקת התא.

מחזור התא

בהתרבות א-מינית של תאים אוקריוטיים, "סיבוב" אחד של מחזור התאמכילשני שלבים כלליים: interphase, בא אחריו מיטוזה ו ציטוקינזיס. אינטרפאזה היא התקופה של מחזור התא שבמהלכה התא יכול להיות חי ואינו מתחלק או בה הוא מכין את עצמו להתחלק. רוב התאים באמפותח לגמריאורגניזם רב תאי חי בדרך כלל ב-interphase. מיטוזה היא הנקודה במחזור התא הקשורה לחלוקה או הפצה של חומר גנטי משוכפל לשני תאי בת. במהלך מיטוזה גרעין התא מתפרק ונוצרים שני גרעינים חדשים, מתפקדים במלואם. ציטוקינזיס הוא התהליך המחלק את הציטופלזמה לשני תאים ייחודיים.

Interphase

שלב G1

השלב הראשון של האינטרפאזינקראה שלב G1, או פער ראשון, כי שינוי קטן נראה לעין. עם זאת, במהלך ה-G1 שלב, התא הואדַיפעיל ברמה הביוכימית. התא צובר את אבני הבניין של ה-DNA הכרומוזומלי והנלוות אליוחלבונים,וצבירת מספיק מאגרי אנרגיה כדי להשלים את השכפול של כל כרומוזום בגרעין.

תא עובר סדרה של שלבים בצורה מסודרת. במהלך שלב הביניים, G1 כולל צמיחת תאים וסינתזת חלבון, שלב S כולל שכפול DNA ושכפול של הצנטרוזום, ו-G2 כרוך בצמיחה נוספת וסינתזת חלבון. השלב המיטוטי עוקב אחר השלב הבין-פאזי. מיטוזה היא חלוקה גרעינית שבמהלכה משכפלים כרומוזומיםמופרדיםומופץ לגרעיני בת. בדרך כלל התא יתחלק לאחר מיטוזה בתהליך הנקרא ציטוקינזיס שבוהציטופלזמה מחולקתונוצרים שני תאי בת.

שלב S

לאורך כל השלב הבין-פאזי, ה-DNA הגרעיני נשאר בתצורת כרומטין מעובה למחצה. ב שלב S (שלב הסינתזה), שכפול ה-DNA מביא ליצירת שני עותקים זהים של כל כרומוזום -כרומטידות אחיות-זֶה

מחוברים בחוזקה

באזור הצנטרומר. בסופו של שלב זה,

כל כרומוזום שוכפל

.

בתאים המשתמשים באברונים הנקראים צנטרוזומים,

לעתים קרובות מבנים אלה משוכפלים

במהלך שלב S. צנטרוזומים

מכיל

זוג דמוי מוט צנטריולים מורכב טובולין וחלבונים אחרים היושבים בזוית ישרה זה לזה. שני הצנטרוזומים המתקבלים יביאו ל- ציר מיטוטי, המנגנון שמתזמר את תנועת הכרומוזומים מאוחר יותר במהלך מיטוזה.

שלב G2

במהלך שלב G2, או פער שני, התא ממלא את מאגרי האנרגיה שלו ומסנתז את החלבונים הדרושים למניפולציה של כרומוזומים. חלק מאברוני התאמשוכפלים, והציטושלדמפורקלספק משאבים לציר המיטוטי. ייתכן שתהיה גידול תאים נוסף במהלך G2.יש להשלים את ההכנות האחרונות לשלב המיטוטילפני התאמסוגל ללהיכנס לשלב הראשון של מיטוזה.

שלב G0

לא כל התאים דבקים בדפוס מחזור התא הקלאסי שבו תא בת שנוצר זה עתה נכנס מיד לשלב אינטרפאזי, ואחריו השלב המיטוטי. תאים ב- שלב G0 אינם מתכוננים באופן אקטיבי לחלוקה. התא נמצא בשלב שקט (לא פעיל), לאחר שיצא ממחזור התא. חלק מהתאים נכנסים ל-G0 זמנית עד שאות חיצוני מפעיל את הופעת G1. תאים אחרים שלעולם אינם מתחלקים או לעיתים רחוקות, כגון שריר לב בוגר ותאי עצב, נשארים ב-G0 לִצְמִיתוּת.

הצדה מהירה: מבנה הכרומוזומים במהלך מחזור התא

אם נפרוס את ה-DNA מכל 46 הכרומוזומים מקצה לקצה, הוא ימדד כשני מטרים; עם זאת, הקוטר שלו יהיה רק ​​2נ"מ. בהתחשב בכך שגודלו של תא אנושי טיפוסי הוא בערך 10מיקרומטר(100,000 תאים מסודרים בשורה של מטר אחד), ה-DNA חייב לארוז בחוזקה כדי להתאים לגרעין התא.במקביל, זהחייב להיות נגיש גם עבור הגניםלהתבטא. במהלך כמה שלבים של מחזור התא, גדילי ה-DNA הארוכים מתעבים לכרומוזומים קומפקטיים. ישנן מספר דרכים לכרומוזומיםדחוסים.

DNA דו-גדילי עוטף חלבוני היסטון ליצירת נוקלאוזומים הנראים כמו "חרוזים על חוט".הנוקלאוזומיםמפותליםלתוך 30-נ"מסיב כרומטין. כאשר תא עובר מיטוזה, הכרומוזומים מתעבים עוד יותר.

מיטוזיס וציטוקינזיס

במהלך שלב מיטוטי, תא עובר שני תהליכים עיקריים. ראשית, הוא משלים מיטוזה, שבמהלכה תוכן הגרעיןנמשכים בצורה שוויוניתבנפרד ומחולק בין שני חצאיו. ציטוקינזיס לאחר מכן מתרחשת, חלוקת הציטופלזמה וגוף התא לשני תאים חדשים.

הערה

השלבים העיקריים של מיטוזיס נבדלים זה מזה ויזואליתאופיינו במקורלפי מה שיכולנראהעל ידי צפייה בתאים מתחלקים תחת מיקרוסקופ. חלק מהמדריכים עשויים לבקש ממך להיות מסוגל להבחין בין כל אחדשלבלהסתכל על תמונות של תאים או בדרך כלל יותר על ידי בדיקה של תיאור מצויר של מיטוזה. אם המדריך שלך אינו מפורש לגבי נקודה זו, זכור לשאול אםזה צפוישלך.

שלבי חלוקת התא מפקחים על ההפרדה של חומר גנטי זהה לשני גרעינים חדשים, ולאחר מכן חלוקת הציטופלזמה.מיטוזה של תאי בעלי חיים מחולקתלחמישה שלבים - פרופאזה, פרומטפאזה, מטאפאזה, אנפאזה וטלופאזה - מוצגים כאן במיקרוסקופ אור עם פלואורסצנטיות. מיטוזהבדרך כלל מלווהעל ידי ציטוקינזיס, מוצג כאן על ידי מיקרוסקופ אלקטרוני תמסורת. (קרדיט "דיאגרמות": שינוי עבודה על ידימריאנה רואיזויאריאל; קרדיט "מיקרוגרפים של מיטוזיס": שינוי העבודה של רוי ואןHeesbeen; קרדיט "מיקרוגרף ציטוקינזיס": שינוי עבודה על ידי מרכז Wadsworth, מחלקת הבריאות של ניו יורק; תרם ל-ויקימדיהקרן; נתוני סרגל קנה מידה מאת מאט ראסל)

פרופאזה

פרופאזה היא השלב הראשון של המיטוזה, שבמהלכו הכרומטין הדחוס בצורה רופפת מתפתל ומתעבה לכרומוזומים גלויים. במהלך הפרופזה, כל כרומוזום הופך גלוי עם בן זוגו הזהה (אחות כרומטיד) מחוברים, ויוצרים את צורת ה-X המוכרת של כרומטידות אחיות. הגרעין נעלם בשלב זה מוקדם, וגם המעטפת הגרעינית מתפרקת.

התרחשות עיקרית במהלך הפרופזה נוגעת למבנה חשוב מאוד המכיל את אתר המוצא לצמיחת המיקרוטובוליות. מבנים תאיים הנקראים צנטריולים המשמשים כנקודות מוצא שמהן משתרעות המיקרוטובולים. מבנים זעירים אלה ממלאים גם תפקיד חשוב מאוד במהלך מיטוזה. א צנטרוזום הוא זוג צנטריולים ביחד. התא מכיל שני צנטרוזומים זה לצד זה, אשרמתחיל ללהתרחק במהלך הפרופזה. כאשר הצנטרוזומים נודדים לשני צדדים שונים של התא, מיקרוטובוליםמתחיל ללהרחיב מכל אחת כמו אצבעות ארוכות משתי ידיים הנמשכות זו לזו. ה ציר מיטוטי הוא המבנה המורכב מהצנטרוזומים ומהמיקרוטובולים העולים שלהם.

לקראת סוף הפרופזה יש פלישה לאזור הגרעיני על ידי מיקרוטובולים מהציר המיטוטי. הממברנה הגרעינית התפרקה, והמיקרוטובולים מתחברים לצנטרומרים הנושקים לזוגות של כרומטידות אחיות. ה kinetochore הוא מבנה חלבוני על הצנטרומר המהווה את נקודת ההתקשרות בין הציר המיטוטי לכרומטידות האחיות.השלב הזה מופנהכדי פרופאזה מאוחרת או "פרומטפאזה" למצביעהמעבר בין פרופאזה למטאפאזה.

מטאפאזה

מטאפאזה היא השלב השני של המיטוזה. בשלב זה, הכרומטידות האחיות, עם המיקרוטובולים המחוברים להן, מסתדרות לאורך מישור ליניארי באמצע התא. בין הצנטרוזומים נוצרת לוח מטאפאזהנמצאים כעתבשני קצוות התא. ה צלחת מטאפאזה הוא השם למישור דרך מרכז הציר שעליוהאחותכרומטידותממוקמים. המיקרוטובוליםכעת ערוכיםלפרק את הכרומטידות האחיות ולהביא אחת מכל זוג לכל צד של התא.

אנפאזה

אנפאזה היא השלב השלישי של המיטוזה. אנפאזה מתרחשת במשך כמה דקות, כאשר זוגות הכרומטידות האחיותמופרדיםזה מזה, ויוצרים שוב כרומוזומים בודדים.כרומוזומים אלה נמשכיםלקצוות מנוגדים של התא על ידי הקינטוכורים שלהם, כשהמיקרוטובולים מתקצרים. כל קצה של התא מקבל בן זוג אחד מכל זוג כרומטידות אחיות, מה שמבטיח ששני תאי הבת החדשים יכילו חומר גנטי זהה.

טלופאז

טלופאז הוא השלב האחרון של המיטוזה.טלופאזמאופייןעל ידי יצירת שני גרעיני בת חדשים בשני קצוות התא המתחלק. הגרעינים החדשים שנוצרו מקיפים את החומר הגנטי, שמתפתל כך שהכרומוזומים חוזרים לכרומטין ארוז בצורה רופפת. נוקלאולי גם מופיעים מחדש בתוך הגרעינים החדשים, והציר המיטוטי מתפרק, כל תא חדש מקבל משלו משלו של DNA, אברונים, ממברנות וצנטריולים.בשלב זה, ההתא כבר מתחיל להתפצל לשניים כשהציטוקינזיס מתחילה.

ציטוקינזיס

ציטוקינזיס הוא החלק השני של השלב המיטוטי שבמהלכו חלוקת התאהושלםעל ידי הפרדה פיזית של הרכיבים הציטופלזמיים לשני תאי בת. למרות ששלבי המיטוזה דומים עבור רוב האיקריוטים, תהליך הציטוקינזיס הואדַישונה עבור אוקריוטים שיש להם דפנות תאים, כגון תאי צמחים.

בתאים כגון תאי בעלי חיים כיחוֹסֶרדפנות תאים, ציטוקינזיסמתחיל לעקובתחילתה של אנפאזה. טבעת מתכווצת המורכבת מחוטי אקטין נוצרת ממש בתוך קרום הפלזמה בצלחת המטאפאזה לשעבר. חוטי האקטין מושכים את קו המשווה של התא פנימה ויוצרים סדק. הסדק הזה, או ה"סדק",נקראה תלם מחשוף. התלם מעמיק כמו האקטיןהטבעת מתכווצת, ובסופו של דבר הממברנה והתאמבוקעיםבשניים (ראה את האיור למטה).

בתאי צמחים, תלם מחשוף אינו אפשרי בגלל דפנות התא הנוקשות המקיפות את קרום הפלזמה. יש להיווצר דופן תא חדש בין תאי הבת. במהלך האינטרפאזה, מנגנון הגולגי צובר אנזימים, חלבונים מבניים ומולקולות גלוקוז לפני פירוק לשלפוחיות והתפזרות בכל התא המתחלק. במהלך הטלופזה, שלפוחיות גולגי אלו נעות על גבי מיקרוטובולים כדי להתאסף בצלחת המטאפאזה. שם, השלפוחיות מתמזגות מהמרכז לכיוון דפנות התא; המבנה הזהנקראא לוחית התא. ככל שלפוחיות נוספות מתמזגות, לוחית התא גדלה עד שהיא מתמזגת עם דופן התא בפריפריה של התא. אנזימים משתמשים בגלוקוז שהצטבר בין שכבות הממברנה כדי לבנות דופן תא חדש של תאית. ממברנות הגולגי הופכות לממברנת הפלזמה משני צידי דופן התא החדש (ראה לוחבבאיור למטה).

בחלק (א), נוצר תלם מחשוף בצלחת המטאפאזה לשעבר בתא החי.קרום הפלזמה נמשךפנימה על ידי טבעת שלאקטיןסיבים מתכווצים ממש בתוך הממברנה. תלם המחשוף מעמיק עדהתאים צבועיםבשתיים. בחלק (ב), שלפוחיות גולגי מתלכדות בצלחת המטאפאזה לשעבר בתא צמחי. השלפוחיות מתמזגות ויוצרות את לוחית התא. לוחית התא צומחת מהמרכז לכיוון דפנות התא.קירות תאים חדשים נוצריםמתוכן השלפוחית.

מחזור התאנקודות בדיקה

חיוני שתאי הבת יהיו כפילויות כמעט מדויקות של תא האב. טעויות בשכפול או בהפצה של הכרומוזומים מובילות למוטציות שעלולות לעבור קדימה לכל תא חדש המיוצר מהתא הלא תקין. כדי למנוע מתא שנפגע להמשיך להתחלק, ישנם מנגנוני בקרה פנימיים הפועלים בשלושה עיקריים נקודות ביקורת למחזור התא באיזהניתן לעצור את מחזור התאעד שהתנאים יהיו נוחים. מחסומים אלה מתרחשים לקראת סוף ג'1, ב-G2מעבר -M, ובמהלך מטאפאזה (ראה איור למטה).

מחזור התא נשלטבשלושה מחסומים.שלמות ה-DNA מוערכתב-G1 מחסום.מוערך שכפול תקין של כרומוזומיםב-G2 מחסום.מצורף של כל אחדkinetochoreלסיב ציר מוערךבמחסום M.

מחסום G1

ה-G1 נקודת המחסום קובעת אם כל התנאים נוחים להמשך חלוקת התא לשלב S שבו מתרחשת שכפול ה-DNA. ה-G1 מחסום, המכונה גם נקודת ההגבלה, היא הנקודה שבה התא מתחייב באופן בלתי הפיך לתהליך חלוקת התא. מלבד רזרבות נאותות וגודל תאים, יש בדיקה של נזק ל-DNA הגנומי ב-G1 מחסום.תא שלא יעמוד בכל הדרישות לא ישוחררלשלב S.

מחסום G2

ה-G2 פסי מחסוםהכניסה לשלב המיטוטי אם לא מתקיימים תנאים מסוימים. כמו ב-G1 מחסום, גודל תא וחלבוןרזרבות מוערכות. עם זאת, התפקיד החשוב ביותר של ה-G2 המחסום הוא להבטיח את זהכל הלכרומוזומים יששוכפלווכי הדנ"א המשוכפלאינו פגום.

מחסום M

מחסום M מתרחש סמוך לסוף שלב המטאפאזה של המיטוזה.גם מחסום M ידועכמחסום הציר מכיוון שהוא קובע אם כל הכרומטידות האחיותמחוברים בצורה נכונהלמיקרוטובולים בציר. מכיוון שהפרדת הכרומטידות האחיות במהלך אנפאזה היא צעד בלתי הפיך, המחזור לא ימשיך עד לקינטוכורים של כל זוג כרומטידות אחיותמעוגנים היטבלציר סיבים הנובעים מקטבים מנוגדים של התא.

הערה

צפו במה שקורה ב-G1, ג2, ו-M מחסומים על ידי ביקור באנימציה זו של מחזור התא.

כאשר מחזור התא יוצא משליטה

רוב האנשים מבינים שסרטן או גידוליםנגרמיםעל ידי תאים חריגים שמתרבים ברציפות. אם התאים הלא תקינים ממשיכים להתחלק ללא הפסקה, הם עלולים לפגוע ברקמות שמסביב, להתפשט לחלקים אחרים בגוף, ולבסוף לגרום למוות. בתאים בריאים, מנגנוני הוויסות ההדוקים של מחזור התא מונעים זאת מלהתרחש, בעוד שכשלים בשליטה במחזור התא עלולים לגרום לחלוקת תאים לא רצויה ומוגזמת.כשלים בשליטה עלולים להיגרם על ידי חריגות גנטיות תורשתיות שפוגעות בתפקוד של "עצירה מסוימת"אותות " ו"לך". עלבון סביבתי הפוגע ב-DNA יכול גם לגרום לחוסר תפקוד באותות אלו. לעתים קרובות, שילוב של נטייה גנטית וגורמים סביבתיים מובילים לסרטן.

תהליך בורח תא ממערכת הבקרה הרגילה שלו והופך לסרטני עלולבעצםלקרות בכל הגוףדַיבתדירות גבוהה. למרבה המזל, תאים מסוימים של מערכת החיסון יכולים לזהות תאים שהפכו לסרטניים והורסים אותם. עם זאת, במקרים מסוימים התאים הסרטניים נותרים בלתי מזוהים וממשיכים להתרבות. אם הגידול שנוצר אינו מהווה איום על הרקמות הסובבות, הואנאמרלהיות שפיר ויכול בדרך כלליוסר בקלות. אם מסוגל להזיק, הגידולנחשבמַמְאִירוהחולה מאובחןעם סרטן.

חוסר איזון הומיאוסטטי: סרטן נובע מחוסר איזון הומיאוסטטי

סרטן הואבצורה קיצוניתמצב מורכב, המסוגל לנבוע ממגוון רחב של סיבות גנטיות וסביבתיות. בדרך כלל, מוטציות או סטיות ב-DNA של התא הפוגעות במערכות בקרת מחזור תאים תקינות מובילות לגידולים סרטניים. בקרת מחזור התא היא דוגמה למנגנון הומיאוסטטי השומר על תפקוד ובריאות תקין של התא. תוך כדי התקדמות שלבי מחזור התא, מגוון גדול של מולקולות תוך-תאיות מספקות אותות עצירה וסע כדי לווסת את התנועה קדימה לשלב הבא.האותות הללו נשמריםבאיזון מורכב כך שהתא ממשיך לשלב הבא רק כשהוא מוכן.ניתן לחשוב על שליטה הומאוסטטית זו של מחזור התאכמו בקרת שיוט של מכונית. בקרת השיוט תפעיל ללא הרף בדיוק את הכמות הנכונה של האצה כדי לשמור על מהירות רצויה, אלא אם הנהג ילחץ על הבלמים, ובמקרה זה המכונית תאט. באופן דומה, התא כולל שליחים מולקולריים, כגוןציקלין, שדוחפים את התא קדימה במחזור שלו.

בנוסף לציקלין, מחלקה של חלבונים שמקודדיםעל ידי גנים הנקראים פרוטו-אונקוגנים מספקים אותות חשובים המווסתים את מחזור התא ומניעים אותו קדימה. דוגמאות למוצרים פרוטו-אונקוגנים כוללים קולטנים משטח התא לגורמי גדילה, או מולקולות מאותת תאים, שתי מחלקות של מולקולות שיכולות לקדם שכפול DNA וחלוקת תאים. לעומת זאת, מחלקה שנייה של גנים המכונה גנים מדכאי גידולים שולחת אותות עצירה במהלך מחזור התא. לדוגמה, מוצרי חלבון מסוימים של גנים מדכאי גידול מאותתים על בעיות פוטנציאליות ב-DNA ובכך עוצרים את התא מלהתחלק, בעוד חלבונים אחרים מאותתיםהתא ימות אם הוא ניזוקחסר תקנה. חלק מחלבוני מדכאי הגידול מאותתים גם על צפיפות תאית מספקת שמסביב, אשרמצייןשהתא לא צריךכַּיוֹםלחלק. לתפקוד האחרון יש חשיבות ייחודית במניעת צמיחת גידול: תאים נורמליים מציגים תופעה הנקראת "עיכוב מגע;" לפיכך, מגע סלולרי נרחב עם תאים שכנים גורם לאות שעוצר חלוקת תאים נוספת.

שני סוגים מנוגדים אלה של גנים, פרוטו-אונקוגנים וגנים מדכאי גידולים, הם כמו דוושת ההאצה והבלימה של "מערכת בקרת השיוט" של התא עצמו. בתנאים רגילים, אלה נעצרים והולכיםהאותות נשמריםבאיזון הומיאוסטטי. בדרך כללמדבר, ישנן שתי דרכים שבהן בקרת השיוט של התא יכולה לאבד שליטה: דוושת תאוצה תקינה (פעיל יתרה), או בלם פגום (לא פעיל). כאשר נפגעים באמצעות מוטציה, או משתנים אחרת, פרוטו-אונקוגנים יכוליםלהיות מומרלאונקוגנים, המייצריםאונקופרוטאיניםשדוחפים תא קדימה במחזור שלו ומעוררים חלוקת תאים גם כשלא רצוי לעשות זאת. למשל, תא שצריךלהיות מתוכנתלהרס עצמי (תהליך הנקרא אפופטוזיס)עקבבמקום זאת עלול נזק רב ל-DNAלהיות מופעללהתרבות על ידי אונקופרוטאין.מצד שני, אגן מדכא גידול לא מתפקד עלוללהיכשללספק לתא אות עצירה הכרחי, מה שגורם גם לחלוקת תאים וריבוי לא רצויים.

איזון הומיאוסטטי עדין בין הפרוטו-אונקוגנים הרבים והגנים מדכאי הגידול שולט בעדינות על מחזור התא ומבטיח שרק תאים בריאים משתכפלים. לכן, שיבוש באיזון ההומיאוסטטי הזה עלול לגרום לחלוקת תאים חריגה ולגידולים סרטניים.

רבייה מינית

רבייה מינית הייתה חידוש אבולוציוני מוקדם לאחר הופעת תאים אוקריוטיים. העובדה שרוב האאוקריוטים מתרבים מינית היא עדות להצלחתו האבולוציונית. אצל בעלי חיים רבים, זהו אופן הרבייה היחיד. ועדיין, מדענים מזהים כמה חסרונות אמיתיים לרבייה מינית. על פני השטח, צאצאים זהים גנטית להורה עשויים להיראות יותרמוֹעִיל. אם האורגניזם האב מצליח לכבוש בית גידול, צאצאים עם אותן תכונות יצליחו באותה מידה. יש גם היתרון הברור לאורגניזם שיכול לייצר צאצאים על ידי ניצנים א-מיניים, פיצול או ביצים א-מיניות. שיטות רבייה אלה אינן דורשות אורגניזם נוסף מהמין השני. אין צורך להשקיע אנרגיה במציאת או משיכת בן זוג. האנרגיה הזו יכולהלבזבזעל הפקת צאצאים נוספים. חלק מהאורגניזמים המנהלים אורח חיים בודד שמרו על היכולת להתרבות באופן א-מיני. בנוסף, באוכלוסיות א-מיניות כל פרט מסוגל להתרבות. לעומת זאת, הזכרים באוכלוסיות מיניות (חצי מהאוכלוסייה) אינם מביאים צאצאים בעצמם. בגלל זה, אוכלוסיה א-מינית יכולה בתיאוריה לגדול פי שניים מהר יותר מאוכלוסיה מינית. זה אומר שבתחרות, לאוכלוסייה הא-מינית יהיה היתרון. יתרונות אלו לרבייה א-מינית, שהם גם חסרונות לרבייה מינית, אמורים לגרום לכך שמספר המינים עם רבייה א-מינית צריך להיות נפוץ יותר.

עם זאת, אורגניזמים רב תאיים כי

באופן בלעדי

תלויים ברבייה א-מינית נדירים.

אז למה רבייה מינית נפוצה כל כך?

זו אחת השאלות החשובות בביולוגיה והייתה מוקד מחקר רב מהמחצית השנייה של המאה העשרים ועד עכשיו. הסבר סביר הוא שהשונות שהרבייה המינית יוצרת בקרב הצאצאים חשובה מאוד להישרדותם ולרבייה של אותם צאצאים. המקור היחיד לשונות גנטית באורגניזמים א-מיניים הוא מוטציה. באורגניזמים רבייה מינית, מוטציות

מתערבבים מחדש ללא הרף

בין דורות כאשר ההורים משלבים את הגנום הייחודי שלהם, ו

הגנים מעורבים

לשילובים שונים בתהליך של מיוזה.

השערת המלכה האדומה

אין ספק כי מיניתרבייה מספקת יתרונות אבולוציוניים לאורגניזמיםלְהַעֲסִיקמנגנון זה לייצר צאצאים. השאלה הבעייתית היא למה, גם מוללִכאוֹרָהתנאים יציבים, רבייה מינית נמשכת כאשר זה קשה יותר ומייצר פחות צאצאים לאורגניזמים בודדים? וריאציה היא תוצאה של רבייה מינית, אך מדוע יש צורך בווריאציה מתמשכת? היכנסו להשערת המלכה האדומה, שהוצעה לראשונה על ידי ליי ואן ואלן ב-1973.1המושג קיבל שםביחס להמירוץ של המלכה האדומה בספרו של לואיס קרול, מבעד למראה, שבו המלכה האדומה אומרת שחייבים לרוץ במלוא המהירות רק כדי להישאר איפה שהוא נמצא.

כל המיניםלהתפתח ביחדעם אורגניזמים אחרים. למשל, טורפיםלהתפתח ביחדעם הטרף והטפילים שלהםלהתפתח ביחדעם המארחים שלהם. דוגמה יוצאת דופן לאבולוציה משותפת בין טורפים לטרף שלהם היא ההסתגלות הייחודית של עטלפים מעופפי לילה וטרף העש שלהם. עטלפים מוצאים את הטרף שלהם על ידי פליטת צלילים גבוהים, אבל עשים פיתחו אוזניים פשוטות כדי לשמוע את הנקישות האלה כדי שיוכלו להימנע מהעטלפים. לעשים יש גם התנהגויות מותאמות, כמו עוף מהעטלף כשהם שומעים אותו לראשונה, או נפילה פתאומית לקרקע כשהעטלף עליהם. העטלפים פיתחו קליקים "שקטים".בניסיוןלהתחמק משמיעת העש. חלק מהעשים פיתחו את היכולת להגיב ללחיצות של העטלפים בלחיצות משלהם כאסטרטגיה לבלבל את יכולות ההד של העטלפים.

כל יתרון זעיר שהושג על ידי וריאציה חיובית נותן למין יתרון על פני מתחרים קרובים, טורפים, טפילים או אפילו טרף. השיטה היחידה שתאפשר אמתפתח משותףמינים לשמור על חלק משלו במשאבים הוא גםלהשתפר ללא הרףיכולתו לשרוד ולהביא צאצאים. ככל שמין אחד זוכה ליתרון, גם מינים אחרים חייבים לפתח יתרון או שהם יהיויצאה מהתחרות. אף מין בודד לא מתקדם יותר מדי מכיוון ששונות גנטית בין צאצאים של רבייה מינית מספקת לכל המינים מנגנון לייצר פרטים מותאמים. מינים שהפרטים שלהם לא יכולים לעמוד בקצב נכחדים. משפט המלכוד של המלכה האדומה היה, "צריך את כל הריצה שאתה יכול לעשות כדי להישאר באותו מקום." זהו תיאור הולם של אבולוציה משותפת בין מינים מתחרים.

מיוזיס

רבייה מינית מחייבת הַפרָיָה, איחוד של שני תאים משני אורגניזמים בודדים. אם שני התאים האלה מכילים כל אחד קבוצה אחת של כרומוזומים, אז התא שנוצר מכיל שתי קבוצות של כרומוזומים. הפלואיד תאים מכילים קבוצה אחת של כרומוזומים, דיפלואיד תאים מכילים שתי קבוצות של כרומוזומים. מספר קבוצות הכרומוזומים בתא

נקרא

שֶׁלָה פלואיד רָמָה. אם מחזור הרבייה ימשיך, אז התא הדיפלואידי חייב איכשהו להפחית את מספר קבוצות הכרומוזומים שלו לפני שהפריה יכולה להתרחש שוב, או שתהיה הכפלה מתמשכת במספר קבוצות הכרומוזומים בכל דור. לכן,

בנוסף ל

הפריה, רבייה מינית כוללת חלוקה גרעינית המפחיתה את מספר ערכות הכרומוזומים.

החלוקה הגרעינית היוצרת תאים הפלואידים, אשר

נקרא

מיוזה,

קשור

למיטוזה. במיטוזה, גם גרעיני ההורה וגם גרעיני הבת נמצאים באותה רמת פלואידית - דיפלואיד עבור רוב הצמחים והחיות. מיוזיס

מעסיק

רבים מאותם מנגנונים כמו מיטוזה. עם זאת, הגרעין ההתחלתי הוא תמיד דיפלואידי והגרעינים שנוצרים בסוף חלוקת תאים מיוטיים הם הפלואידים. כדי להשיג הפחתה זו במספר הכרומוזומים, מיוזה

מכיל

סבב אחד של שכפול כרומוזומים ושני סבבים של חלוקה גרעינית. מכיוון שהאירועים המתרחשים בכל אחד משלבי החלוקה הם אנלוגיים

לאירועי מיטוזה, אותם שמות במה מוקצים

. עם זאת, מכיוון שיש שני סבבי חלוקה,

התהליך העיקרי והשלבים מוגדרים

עם "I" או "II". לכן, מיוזה I

הוא

הסיבוב הראשון של החלוקה המיוטית ו

מכיל

פרופאזה I, פרומטפאזה I וכן הלאה. Meiosis II, שבו מתקיים הסיבוב השני של החלוקה המיוטית, כולל פרופאזה II, פרומטפאזה II וכו'.

מיוזיס I

מיוזיסקודמתעל ידי שלב בינייםמורכב מה-G1,S ו-G2 שלבים, שהם כמעט זהים לשלבים שקדמו למיטוזה.

פרופסה א'

מוקדם בפרופזה I, לפני שהכרומוזומים יכוליםנראהבְּבִירוּרמיקרוסקופית, כרומוזומים הומולוגייםמחובריםבקצותיהם אל המעטפת הגרעינית על ידי חלבונים. כרומוזומים הומולוגיים הם כרומוזומים דומים אך אינם זהים. לדוגמה, כרומוזום 12 מאמך וכרומוזום 12 מאביך יהיו שניהם בתוך כל אחד מהתאים שלך. כל כרומוזום 12 מכיל את אותם גנים, בדרך כלל באותם מקומות, עם זאת, כל גן יכול להיות אלל שונה. ייתכן שגן A בכרומוזום 12 מאמך הוא אלל R' וגן A בכרומוזום 12 מאביך עשוי להיות אללר. במינים כגון בני אדם, למרות שכרומוזומי המין X ו-Y אינם הומולוגיים (רוב הגנים שלהם שונים), יש להם אזור קטן של הומולוגיה המאפשר לכרומוזומי X ו-Y להזדווג במהלך פרופאזה I. חלקיתסינפטונליקומפלקס מתפתח רק בין אזורי ההומולוגיה. חשוב מאוד להבין מהם כרומוזומים הומולוגיים כאשר עוקבים אחר תהליך המיוזה.

שניים הומולוגייםכרומזומיםמוצגים לפני שכפול ה-DNA. לכל כרומוזום יש שלושה גנים עם הלוקוס שלהם מסומן. כרומוזומים הומולוגיים מכילים את אותם גנים אך אינם זהים. כל אחד מהם יכול להכיל אללים שונים של כל גן.
מקור: http://mrphome.net/mrp/Homologous_Chromosome.html

בתור המעטפת הגרעיניתמתחיל להישברלמטה, החלבונים הקשורים לכרומוזומים הומולוגיים מקרבים את הזוג זה לזה. ה סינפטונאלימורכב, סריג של חלבונים בין הכרומוזומים ההומולוגיים, נוצר תחילה במקומות ספציפיים ולאחר מכן מתפשט כדי לכסות את כל אורך הכרומוזומים. הזיווג ההדוק של הכרומוזומים ההומולוגייםנקראסינפסיס. בסינפסיס,הגנים עלכרומטידותמהכרומוזומים ההומולוגיים מיושריםבדיוק אחד עם השני. הסינפטונאליקומפלקס תומך בחילופי מקטעים כרומוזומליים בין כרומטידות הומולוגיות שאינן אחיות, תהליך הנקרא מעבר. מעבר יכוללהיות נצפהויזואלית לאחר ההחלפה כ chiasmata (יָחִיד= כיאזמה) (ראה איור למטה).

מוקדם בפרופזה I, כרומוזומים הומולוגיים מתאחדים ויוצרים סינפסה.הכרומוזומים קשוריםבחוזקה ביחד וביישור מושלם על ידי סריג חלבון הנקרא aסינפטונלימורכב ועל ידיcohesinחלבונים בצנטרומר.

ממוקם במרווחים לאורךסינפטונלימורכבים נקראים מכלולי חלבון גדולים גושים רקומבינציה. הרכבות אלו מסמנות את נקודות הצ'יאסמטה המאוחרות ומתווכות את התהליך הרב-שלבי של הצלבה-או ריקומבינציה גנטית - בין הכרומטידות הלא-אחיות. ליד גומת הרקומבינציה על כל כרומטיד, ה-DNA הדו-גדיליהוא מבוקע, מסתיים החתךמשתנים, ונוצר חיבור חדשבין הכרומטידות הלא-אחיות. ככל שהפרופאזה מתקדמת, הסינפטונלימורכבמתחיל להישברלמטה והכרומוזומיםמתחיל ללִדחוֹס. כאשרסינפטונאלימורכבנעלם, הכרומוזומים ההומולוגיים נשארים מחוברים זה לזה בצנטרומר ובצ'יאסמטה. הצ'יאסמטה נשארת עד אנפאזה I. מספר הצ'יאסמטה משתנה לפי המין ואורך הכרומוזום. חייבת להיות לפחות כיאזמה אחת לכל כרומוזום להפרדה נכונה של כרומוזומים הומולוגיים במהלך מיוזה I, אך ייתכן שישכמה ש25. בעקבות הצלבה, הסינפטונלימורכבים מתפרקים והcohesinהחיבור בין זוגות הומולוגיים מוסר גם הוא. בסוף נבואה א', הזוגותמוחזקיםביחד רק בצ'יאסמטה (איור למטה) ונקראיםטטראדים כי ארבע הכרומטידות האחיות של כל זוג כרומוזומים הומולוגיים נראות כעת.

אירועי ההצלבה הם המקור הראשון לשונות גנטית בגרעינים המיוצרים על ידי מיוזה. אירוע הצלבה בודד בין כרומטידות הומולוגיות שאינן אחיות מוביל להחלפה הדדית של DNA שווה ערך בין כרומוזום אימהי לכרומוזום אב. עכשיו, כשהאחות הכרומטיד הזהמועברלתוך גמטהתָאזה ישא דנ"א מהורה אחד של הפרט וקצת דנ"א מההורה השני. לכרומטיד הרקומביננטי האחות יש שילוב של גנים אימהיים ואביים שלא היו קיימים לפני ההצלבה. להצלבות מרובות בזרוע של הכרומוזום יש את אותה אפקט, מחליפים מקטעים של DNA ליצירת כרומוזומים רקומביננטיים.

הצלבה מתרחשת בין כרומטידות שאינן אחיות של כרומוזומים הומולוגיים. התוצאה היא החלפה של חומר גנטי בין כרומוזומים הומולוגיים.


NB דיון אפשרי נְקוּדָה

מהם ההבדלים העיקריים בין פרופאזה I של מיוזיס לבין פרופאזה של מיטוזיס? מדוע ההבחנות הללו כה משמעותיות?


פרומטפאזהאני

אירוע המפתח בפרומטפאזה Iהואהחיבור של המיקרוטובולים של סיבי הציר לחלבוני הקינטוכור בצנטרומרים. חלבוני Kinetochore הםמולטי חלבוןקומפלקסים הקושרים את הצנטרומרים של הכרומוזום למיקרוטובולים של הציר המיטוטי. מיקרוטובולים צומחים מצנטרוזומים הממוקמים בקטבים מנוגדים של התא. המיקרוטובולים נעים לכיוון אמצע התא ומתחברים לאחד משני הכרומוזומים ההומולוגיים המאוחדים. המיקרוטובולים נצמדים לקינטוכורים של כל כרומוזום. כאשר כל איבר בזוג ההומולוגי מחובר לקטבים מנוגדים של התא, בשלב הבא, המיקרוטובולים יכולים למשוך את הזוג ההומולוגי זה מזה. סיב ציר שנקשר לקינטוכורנקראmicrotubule kinetochore. בסוף פרומטפאזהאני, כל טטרד מצורףלמיקרוטובולים משני הקטבים, כאשר כרומוזום הומולוגי אחד פונה לכל קוטב. הכרומוזומים ההומולוגייםעדיין מוחזקיםביחד בצ'יאסמטה. בנוסף, הממברנה הגרעינית התפרקה לחלוטין.

מטאפאזה I

במהלך המטאפאזהאני, הכרומוזומים ההומולוגיים מסודריםבמרכז התא כאשר הקינטוכורים פונים לקטבים מנוגדים. הזוגות ההומולוגיים מכוונים את עצמם באקראי בקו המשווה. לדוגמה, אםשני האיברים ההומולוגיים של כרומוזום 1 מסומניםא וב, אז הכרומוזומים יכולים להסתדרא-ב, אוב-א.זה חשוב בקביעת הגנים הנישאים על ידי גמט, שכן כל אחד יקבל רק אחד משני הכרומוזומים ההומולוגיים.זה נקראמבחר עצמאי. נזכיר שכרומוזומים הומולוגיים אינם זהים, הם מכילים הבדלים קלים במידע הגנטי שלהם, מה שגורם לכל גמטה להיות בעל מבנה גנטי ייחודי.

אקראיות זו היא הבסיס הפיזי ליצירת הצורה השנייה של שונות גנטית בצאצאים. קחו בחשבון שהכרומוזומים ההומולוגיים של אורגניזם מתרבה מיניתעוברים בירושה במקורכשתי סטים נפרדים, אחד מכל הורה. באמצעות בני אדם כדוגמה, קבוצה אחת של 23 כרומוזומים קיימת בביצית שתרמה האם. האב מספק את הסט השני של 23 כרומוזומים בזרע שמפרה את הביצית. לכל תא של הצאצאים הרב-תאיים יש עותקים של שתי הקבוצות המקוריות של כרומוזומים הומולוגיים. בפרופאזה I של המיוזה, הכרומוזומים ההומולוגיים יוצרים את הטטראדים. במטאפאזה I, זוגות אלו מסתדרים בנקודת האמצע בין שני הקטבים של התא ויוצרים את לוח המטאפאזה. כייש סיכוי שווה לזהסיב מיקרוטובולי יתקל בכרומוזום העובר בתורשה אימהית או אבהית, סידור הטטראדים בצלחת המטאפאזה הוא אקראי. כל כרומוזום העובר בתורשה אימהית עשוי לפנות לכל קוטב. כל כרומוזום העובר בירושה מצד אב עשוי גם לפנות לכל אחד מהקטבים. הכיוון של כל טטרד אינו תלוי בכיוון של 22 הטטרד האחרים.

אירוע זה - המבחר האקראי (או העצמאי) של כרומוזומים הומולוגיים בלוח המטאפאזה - הוא המנגנון השני שמכניס וריאציה לגמטות או לנבגים.בכל תא שעובר מיוזה, סידור הטטראדים שונה. מספר הווריאציותתלויעל מספר הכרומוזומים המרכיבים קבוצה. ישנן שתי אפשרויות להתמצאות בצלחת המטאפאזה; האפשרילכן מספר היישורים שווה ל-2נ, איפה נ הוא מספר הכרומוזומים בכל סט. לבני אדם יש 23 זוגות כרומוזומים, מה שמביא ליותר משמונה מיליון (223) אפשריגנטית-נבדלתגמטות. מספר זה אינו כולל את השונות שנוצר בעברבכרומטידות האחיות על ידי הצלבה. בהתחשב בשני המנגנונים הללו, זה מאוד לא סביר ששני תאים הפלואידים הנובעים ממיוזה יהיו בעלי אותו הרכב גנטי (ראה איור למטה).

לסיכום ההשלכות הגנטיות של מיוזה I, הגנים האימהיים והאבייםמשולבים מחדשעל ידי אירועי הצלבה המתרחשים בין כל זוג הומולוגי במהלך פרופאזה I. בנוסף, המבחר האקראי של טטראדים על לוח המטאפאזה מייצר שילוב ייחודי של כרומוזומים אימהיים ואביים שיעשו את דרכם לתוך הגמטות.

מבחר אקראי, עצמאי במהלךמטאפאזהאני יכוללהיות מופגןעל ידי התחשבות בתא עם קבוצה של שני כרומוזומים (נ= 2).במקרה הזה, יש שניאפשריהסדרים במישור המשווני במטאפאזה I. סך הכלאפשרימספר הגמטות השונות הוא 2n, כאשרנשווה למספר הכרומוזומים בקבוצה. בדוגמה זו, ישנם ארבעה שילובים גנטיים אפשריים עבור הגמטות. עםנ= 23 בתאים אנושיים, יש למעלה מ-8 מיליוןאפשרישילובים של כרומוזומים של אב ושל אימהי.

אנפאזה I

באנפאזה I, המיקרוטובולים מושכים את הכרומוזומים המקושרים זה מזה. הכרומטידות האחיות נשארות קשורות בחוזקהיַחַדבצנטרומר.הchiasmataשבוריםבאנפאזה I כאשר המיקרוטובולים המחוברים לקינטוכורים המאוחדים מושכים את הכרומוזומים ההומולוגיים.

טלופאזה I וציטוקינזיס

בטלופאזה, הכרומוזומים המופרדים מגיעים לקטבים מנוגדים. ההיתרהמאירועי הטלופאזה האופייניים עשויים להתרחש או לא, תלוי במין. בחלק מהאורגניזמים, הכרומוזומיםלהתפרקומעטפות גרעיניות נוצרות סביב הכרומטידות בטלופאז I. באורגניזמים אחרים, ציטוקינזיס - ההפרדה הפיזית של הרכיבים הציטופלזמיים לשני תאי בת - מתרחשת ללא רפורמה של הגרעינים. כמעט בכל מיני בעלי החיים וחלק מהפטריות, הציטוקינזיס מפרידה את תכולת התא באמצעות תלם מחשוף (התכווצות שלאקטיןטבעת שמובילה לחלוקה ציטופלזמית). בצמחים,נוצרת לוחית תאבמהלך ציטוקינזיס של התא על ידי שלפוחיות גולגי המתמזגות בצלחת המטאפאזה. לוחית תאים זו תוביל בסופו של דבר להיווצרות דפנות תאים המפרידות בין שני תאי הבת.

שני תאים הפלואידים הםסוֹףתוצאה של החלוקה המיוטית הראשונה. התאים הפלואידים מכיוון שבכל קוטב, יש רק אחד מכל זוג של כרומוזומים ההומולוגיים. לכן, רק סט שלם אחד של הכרומוזומים קיים.זו הסיבה לכךהתאיםנחשביםהפלואיד - יש רק קבוצת כרומוזומים אחת, למרות שכל הומלוג עדייןמכילשתי כרומטידות אחיות. נזכיר שכרומטידות אחיות הן רק כפילויות של אחד משני הכרומוזומים ההומולוגיים (למעט שינויים שהתרחשו במהלך המעבר). במיוזה II, שתי הכרומטידות האחיות הללו ייפרדו, ויצרו ארבעה תאי בת הפלואידים.

Meiosis II

במינים מסוימים, תאים נכנסים לשלב בין שלב קצר, או interkinesis, לפני הכניסה למיוזה II. לאינטרקינזיס אין שלב S, אזכרומוזומים אינם משוכפלים. שני התאים המיוצרים במיוזה I עוברים את אירועי המיוזה II בסינכרוני. במהלך מיוזה II, הכרומטידות האחיות בתוך שני תאי הבת נפרדות ויוצרות ארבע גמטות הפלואידיות חדשות. המכניקה של מיוזה II היאדומה למיטוזה, אלא שלכל תא מתחלק יש רק קבוצה אחת של כרומוזומים הומולוגיים. לכן, לכל תא יש מחצית ממספר הכרומטידות האחיות להיפרד כתא דיפלואידי שעובר מיטוזה.

פרופאזה ב'

אם הכרומוזומיםמעובהבטלופאזה I הם מתעבים שוב.אם נוצרו מעטפות גרעיניות, הם מתפצלים לתוך שלפוחיות. הצנטרוזומים שהוכפלובמהלך interkinesis להתרחק אחד מהשני לכיוון קטבים מנוגדים, וצירים חדשיםנוצרים.

פרומטפאזהII

המעטפות הגרעיניותשבורים לגמרילמטה, והצירנוצר במלואו. כל כרומטיד אחות יוצר קינטוכור אינדיבידואלי הנצמד למיקרוטובולים מקטבים מנוגדים.

מטאפאזה II

הכרומטידות האחיות מתעבות בצורה מקסימלית ומיושרות בקו המשווה של התא.

אנפאזה II

הכרומטידות האחיותנמשכיםנפרדים על ידי המיקרוטובולים הקינטוכורים ונעים לכיוון קטבים מנוגדים. מיקרוטובולים שאינם קינטוכוריים מאריכים את התא.

תהליך יישור הכרומוזומים שונה בין מיוזה I למיוזה II. בפרומטאפאזהאני,מיקרוטובוליםלהצמיד לאחוזkinetochoresשל כרומוזומים הומולוגיים, והכרומוזומים ההומולוגיים מסודרים בנקודת האמצע של התא במטאפאזה I. באנפאזה I, הכרומוזומים ההומולוגיים מופרדים. בפרומטפאזה II, מיקרוטובולים מתחברים לקינטוכורים של כרומטידות אחיות, והאחותכרומטידותמסודריםבנקודת האמצע של התאים במטאפאזה II. באנפאזה II,האחותכרומטידותמופרדים.

טלופאז II וציטוקינזיס

הכרומוזומים מגיעים לקטבים מנוגדים ומתחיליםלהתפרק. סביב הכרומוזומים נוצרות מעטפות גרעיניות. ציטוקינזיס מפרידה את שני התאים לארבעה תאים הפלואידים ייחודיים.בשלב זה, ההגרעינים החדשים שנוצרו שניהם הפלואידים. התאים המיוצרים הם ייחודיים מבחינה גנטית בגלל המבחר האקראי של הומולוגים אמהיים ואמהיים ובגלל השילוב מחדש של מקטעים אימהיים ואביים של כרומוזומים (עם קבוצות הגנים שלהם) המתרחש במהלך הצלבה.כל תהליך המיוזה מתוארבאיור למטה.

תא בעל חיים עם מספר דיפלואידי של ארבע (2n = 4) ממשיך את שלבי המיוזה ויוצר ארבעה תאי בת הפלואידים.


NB דיון אפשרי נְקוּדָה

האם אי פעם נהנית מהנוחות של פרי ללא גרעינים? אם אכלת את הבננה המודרנית, אז צרכת פרי טריפלואיד. בעוד שפרי הבר הוא דיפלואידי ויכול להתרבות מינית, בננות חסרות גרעינים נובעות ממוטציות, הכלאות מתוכננות ויכולות להתפשט באופן א-מיני. הסבירו מדוע אורגניזמים טריפלואידים אינם מסוגלים לעבור בהצלחה מיוזה. האם אתה יכול לחשוב על יתרונות כלשהם להיות טריפלואיד במקום דיפלואיד?


השוואה בין מיטוזיס למיוזה

מיטוזה ומיוזה הן שתי צורות חלוקה של הגרעין בתאים איקריוטיים. הם חולקים כמה קווי דמיון, אבל גם מציגים הבדלים ברורים שמובילים לתוצאות שונות מאוד. מיטוזיס היא חלוקה גרעינית אחת שמביאה לשני גרעיניםבדרך כלל מחולקיםלתוך שני תאים חדשים. הגרעינים הנובעים מחלוקה מיטוטית זהים גנטית לגרעין המקורי. יש להם אותו מספר של סטים של כרומוזומים, סט אחדבמקרה שלתאים הפלואידים ושתי קבוצותבמקרה שלתאים דיפלואידים. ברוב הצמחים ובכל מיני בעלי החיים, תאים דיפלואידים הם בדרך כלל שעוברים מיטוזה ליצירת תאים דיפלואידים חדשים. לעומת זאת, מיוזהמכילשתי חלוקות גרעיניות וכתוצאה מכך ארבעה גרעיניםבדרך כלל מחולקיםלתוך ארבעה תאים חדשים. הגרעינים הנובעים ממיוזה אינם גנטיתזֵהֶהוהם מכילים סט כרומוזום אחד בלבד. זהו מחצית ממספר קבוצות הכרומוזומים במקורתָא,שהוא דיפלואיד.

ההבדלים העיקריים בין מיטוזה למיוזה מתרחשים במיוזה I, שהיא חלוקה גרעינית שונה מאוד ממיטוזה. במיוזה I, זוגות הכרומוזומים ההומולוגיים נקשרים זה לזה,קשוריַחַדעם הסינפטונלימורכבים, מפתחים כיאסמטה ועוברים הצלבה בין כרומטידות אחיות, ומתיישרים לאורך לוח המטאפאזה בטטרד עם סיבי קינטוכור מקטבי ציר מנוגדים המחוברים לכל קינטוכור של הומולוגי בטטרד.כל אלואירועים מתרחשים רק במיוזה I.

כאשר הצ'יאסמטה נפתרת והטטרדשבורעם ההומולוגים עוברים למוט כזה או אחר, לרמת הפלואידיה - מספר קבוצות הכרומוזומים בכל גרעין עתידי - ישהצטמצםמשניים לאחד. מסיבה זו, מיוזהאני מופנהכדי בתור א חלוקת הפחתה. אין ירידה כזו ברמת הפלואידה במהלך מיטוזה.

Meiosis II הוא הרבה יותר אנלוגי לחלוקה מיטוטית.במקרה הזה, הכרומוזומים המשוכפלים (רק סט אחד מהם) מסתדרים על לוח המטאפאזה עם קינטוכורים מחולקים המחוברים לסיבי קינטוכור מקטבים מנוגדים. במהלך אנפאזה II, כמו באנפאזה מיטוטית, הקינטוכורים מתחלקים וכרומטיד אחות אחד - המכונה כעת כרומוזום -נמשךלקוטב אחד בזמןהאחות השנייהכרומטידנמשךאל הקוטב השני. אם זה לא היהעל העובדה שהיה הצלבה, שני התוצרים של כל חלוקה נפרדת של מיוזה II יהיו זהים (כמו במיטוזה). במקום זאת, הם שונים מכיוון שתמיד היה לפחות הצלבה אחת לכל כרומוזום. Meiosis II אינה חלוקת הפחתה מכיוון שלמרות שיש פחות עותקים של הגנום בתאים שנוצרו, עדיין יש קבוצה אחת של כרומוזומים, כפי שהיה בסוף המיוזה I.

למיוזיס ומיטוזה קודמים שניהם סבב אחד של שכפול DNA; עם זאת, מיוזה כוללת שתי חלוקות גרעיניות. ארבעת תאי הבת הנובעים ממיוזה הם הפלואידים ונבדלים גנטית. תאי הבת הנובעים ממיטוזה הם דיפלואידים וזהים לתא האב.

תעלומת האבולוציה של מיוזיס

כמה מאפיינים של אורגניזמים הם כה נפוצים ויסודיים עד שלפעמים קשה לזכור שהם התפתחו כמו תכונות פשוטות אחרות. מיוזיס היא סדרה כה מורכבת בצורה יוצאת דופן של אירועים תאיים, עד שביולוגים התקשו לשער ולבדוק כיצד היא התפתחה. למרות מיוזהשזורה לבלי הפרדעם רבייה מינית ויתרונותיה וחסרונותיה, חשוב להפריד בין השאלות של התפתחות המיוזה לאבולוציה של המין, כי ייתכן שהמיוזה המוקדמת הייתהמוֹעִילמסיבות שונות ממה שזה עכשיו. חושב מחוץ לקופסה ומדמיין מה מוקדםיתרונות ממיוזה עשויה להיות גישה אחת לחשיפת האופן שבו היא עשויה להתפתח.

מיוזה ומיטוזה חולקות תאים ברוריםתהליכיםוזה הגיוני שמיוזה התפתחה ממיטוזה. הקושי טמון בהבדלים הברורים בין מיוזה I למיטוזה. אדם ווילקינס ורובין הולידיי2 סיכם את האירועים הייחודיים שצריכים להתרחש עבור התפתחות המיוזה ממיטוזה. שלבים אלה הם זיווג כרומוזומים הומולוגי, חילופי הצלבה, כרומטידות אחיות שנשארו מחוברות במהלך האנפאזה ודיכוי שכפול ה-DNA באינטרפאזה. הם טוענים שהשלב הראשון הוא הקשה והחשוב ביותר, ושהבנה כיצד הוא התפתח תהפוך את התהליך האבולוציוני לבהיר יותר. הם מציעים ניסויים גנטיים שעשויים לשפוך אור על התפתחות הסינפסיס.

ישנן גישות אחרות להבנת התפתחות המיוזה בתהליך. שונהצורות שלמיוזה קיימת בפרוטיסטים חד-תאיים. חלקן נראות כצורות פשוטות יותר או "פרימיטיביות" יותר של מיוזה. השוואת החלוקים המיוטים של פרוטיסטים שונים עשויה לשפוך אור על התפתחות המיוזה. מרילי ראמש ועמיתיו 3 השוו את הגנים המעורבים במיוזה בפרוטיסטים כדי להבין מתי והיכן עשויה המיוזה להתפתח. למרות שהמחקר עדיין נמשך, מחקר שנערך לאחרונה על מיוזה אצל פרוטיסטים מצביע על כך שייתכן שהיבטים מסוימים של מיוזה התפתחו מאוחר יותר מאחרים. סוג זה של השוואה גנטית יכולה לומר לנו אילו היבטים של מיוזה הם העתיקים ביותר ומאילו תהליכים תאיים הם שאלו בתאים מוקדמים יותר.

קישור ללמידה

לחץ על השלבים של אנימציה אינטראקטיבית זו כדי להשוות את התהליך המיוטי של חלוקת תאים לזה של מיטוזה: איך תאים מתחלקים.

הערות שוליים

  1. Lei Van Valen, "חוק אבולוציוני חדש", תיאוריית האבולוציה 1 (1973): 1–30.
  2. אדם ס. ווילקינס ורובין הולידיי, "האבולוציה של מיוזיס ממיטוזיס", גנטיקה 181 (2009): 3–12.
  3. מרילי א. ראמש,שרה-Bano Malik וג'ון M. Logsdon, Jr, "Inventory Philogenetic of Meiotic Genes: Evidence for Sex in ג'יארדיה ומקור איקריוטי מוקדם של מיוזיס", ביולוגיה נוכחית 15 (2005):185–91.