מֵידָע

9.2: מיוזיס - ביולוגיה

9.2: מיוזיס - 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.

רבייה מינית דורשת הפריה, איחוד של שני תאים משני אורגניזמים בודדים. אם שני התאים האלה מכילים כל אחד מערך כרומוזומים אחד, אז התא שהתקבל מכיל שתי קבוצות של כרומוזומים. מספר קבוצות הכרומוזומים בתא נקרא רמת הפלואידה שלו. תאי הפלואיד מכילים קבוצה אחת של כרומוזומים. תאים המכילים שתי קבוצות של כרומוזומים נקראים דיפלואידים. אם מחזור הרבייה ימשיך, התא הדיפלואידי חייב איכשהו להפחית את מספר קבוצות הכרומוזומים שלו לפני שהפריה יכולה להתרחש שוב, או שתהיה הכפלה מתמשכת במספר קבוצות הכרומוזומים בכל דור. אז בנוסף להפריה, רבייה מינית כוללת חלוקה גרעינית, הידועה בשם מיוזה, שמקטינה את מספר קבוצות הכרומוזומים.

רוב בעלי החיים והצמחים הם דיפלואידים, המכילים שתי מערכות כרומוזומים; בכל תא סומטי (התאים שאינם רבייה של אורגניזם רב-תאי), הגרעין מכיל שני עותקים של כל כרומוזום המכונים כרומוזומים הומולוגיים. תאים סומטיים מכונים לעתים תאי "גוף". כרומוזומים הומולוגיים הם זוגות תואמים המכילים גנים לאותן תכונות במיקומים זהים לאורכם. אורגניזמים דיפלוידיים יורשים עותק אחד של כל כרומוזום הומולוגי מכל הורה; בסך הכל הם נחשבים למכלול שלם של כרומוזומים. בבעלי חיים, תאים הפלואידים המכילים עותק בודד של כל כרומוזום הומולוגי נמצאים רק בתוך גמטות. גמטות מתמזגות עם גמטה הפלואידית אחרת כדי לייצר תא דיפלואידי.

החלוקה הגרעינית היוצרת תאים הפלואידים, הנקראת מיוזה, קשורה למיטוזה. כפי שלמדת, המיטוזה היא חלק ממחזור רבייה של תאים המביא לגרעיני בת זהים שהם גם זהים גנטית לגרעין האב המקורי. במיטוזה, גם הגרעין האב וגם הבת מכילים את אותו מספר קבוצות כרומוזומים - דיפלואידים לרוב הצמחים ובעלי החיים. מיוזיס משתמשת רבים מאותם מנגנונים כמו מיטוזה. עם זאת, הגרעין ההתחלתי הוא תמיד דיפלואידי והגרעינים שנוצרים בסוף חלוקת תאים מיוטיים הם הפלואידים. כדי להשיג את ההפחתה במספר הכרומוזומים, מיוזה מורכבת מסיבוב אחד של שכפול כרומוזומים ושני סיבובים של חלוקה גרעינית. מכיוון שהאירועים המתרחשים במהלך כל אחד משלבי החלוקה דומים לאירועי המיטוזה, מוקצים אותם שמות במה. עם זאת, מכיוון שיש שני סבבי חלוקה, השלבים מסומנים עם "I" או "II". לפיכך, מיוזה I היא הסיבוב הראשון של החלוקה המיוטית ומורכבת מפרופאזה I, פרומטפאזה I וכן הלאה. Meiosis I מפחית את מספר קבוצות הכרומוזומים משניים לאחד. המידע הגנטי מעורבב גם במהלך חלוקה זו ליצירת כרומוזומים רקומביננטיים ייחודיים. Meiosis II, בו מתקיים הסיבוב השני של החלוקה המיוטית באופן הדומה למיטוזה, כולל פרופזה II, פרמטאפאז II וכן הלאה.

Interphase

למיוזה קדם אינטרפאז המורכב מה- G1, S ו- G.2 שלבים, שהם כמעט זהים לשלבים שקדמו למיטוזה. ה-G1 שלב הוא השלב הראשון של אינטרפאז ומתמקד בצמיחת תאים. בשלב S, ה- DNA של הכרומוזומים משוכפל. לבסוף, ב- G2 בשלב, התא עובר את ההכנות האחרונות למיוזה.

במהלך שכפול ה- DNA של שלב S, כל כרומוזום מורכב משני עותקים זהים (הנקראים כרומטידות אחות) הנחזקים יחד בצנטרומר עד שהם מתפרקים במהלך המיוזה השנייה. בתא של בעלי חיים, גם הצנטרוזומים שמארגנים את המיקרוטובולות של הציר המיוטי משתכפלים. זה מכין את התא לשלב המיוטי הראשון.

מיוזה אני

בשלב מוקדם של פרופאזה I, ניתן לראות את הכרומוזומים בבירור במיקרוסקופ. כאשר המעטפת הגרעינית מתחילה להתפרק, החלבונים הקשורים לכרומוזומים הומולוגיים מקרבים את הזוג זה לזה. הזוגיות ההדוקה של הכרומוזומים ההומולוגיים נקראת סינפסיס. בסינפסיס, הגנים על הכרומטידות של הכרומוזומים ההומולוגיים מיושרים זה עם זה במדויק. מתרחשת החלפה של מקטעי כרומוזומים בין כרומטידות הומולוגיות שאינן אחיות ונקראת מעבר. תהליך זה מתגלה באופן ויזואלי לאחר ההחלפה כצ'יאסמאטה (יחיד = שיאזם) (איור 7.2.1).

ככל שהפרופאזה I מתקדמת, הקשר ההדוק בין הכרומוזומים ההומולוגיים מתחיל להתפרק, והכרומוזומים ממשיכים להתעבות, למרות שהכרומוזומים ההומולוגיים נשארים מחוברים זה לזה בצ'יאסמטה. מספר הצ'יסמאטות משתנה בהתאם למין ולאורך הכרומוזום. בסוף פרופזה I, הזוגות מוחזקים זה לזה רק בצ'יאסמאטה (איור 7.2.1) ונקראים טטרדות מכיוון שארבע כרומטידות האחות של כל זוג כרומוזומים הומולוגיים נראים כעת.

אירועי ההצלבה הם המקור הראשון לשונות גנטית שנוצרת על ידי מיוזה. אירוע מוצלב יחיד בין כרומטידים הומולוגיים שאינם אחות מוביל לחילופי הדדיות של DNA מקביל בין כרומוזום אימה לבין כרומוזום אבהי. כעת, כאשר אותו כרומטיד אחות יועבר לג'מט, הוא יישא קצת DNA מהורה אחד של הפרט וכמה DNA מההורה השני. לאחות הכרומטיד האחות רקומביננטי יש שילוב של גנים אימהיים ואבהיים שלא היו קיימים לפני ההצלבה.

אירוע המפתח ב- prometaphase I הוא הצמדת המיקרו -צינורות של סיבי הציר לחלבוני הקינטוכור שבצנטרומרים. המיקרוטובולים המורכבים מצנטרוזומים בקטבים מנוגדים של התא צומחים לכיוון אמצע התא. בסוף פרומתאפאז I, כל טטרד מחובר למיקרו -צינורות משני הקטבים, כאשר כרומוזום הומולוגי אחד מחובר לקוטב אחד והכרומוזום ההומולוגי השני מחובר לקוטב השני. הכרומוזומים ההומולוגיים עדיין מוחזקים יחד בצ'יאסמטה. בנוסף, הממברנה הגרעינית התפרקה כליל.

במהלך מטאפאזה I, הכרומוזומים ההומולוגיים מסודרים במרכז התא כאשר הקינטוכורים פונים לקטבים מנוגדים. הכיוון של כל זוג כרומוזומים הומולוגיים במרכז התא הוא אקראי.

אקראיות זו, הנקראת מבחר עצמאי, היא הבסיס הפיזי ליצירת הצורה השנייה של וריאציה גנטית בצאצאים. קחו בחשבון שהכרומוזומים ההומולוגיים של אורגניזם מתרבה מינית עוברים בתורשה במקור כשתי קבוצות נפרדות, אחת מכל הורה. באמצעות בני אדם כדוגמה, קבוצה אחת של 23 כרומוזומים קיימת בביצית שתרמה האם. האב מספק את הסט השני של 23 הכרומוזומים בזרע המפרה את הביצית. במטאפאזה I, זוגות אלו מסתדרים בנקודת האמצע בין שני הקטבים של התא. מכיוון שקיים סיכוי שווה שסיב מיקרוטובולי יתקל בכרומוזום העובר בתורשה אימהית או אבהית, סידור הטטראדים בצלחת המטאפאזה הוא אקראי. כל כרומוזום בירושה מבחינה אימהית עשוי להתמודד עם כל קוטב. כל כרומוזום תורשתי מבחינה אבהית עשוי להתמודד גם עם כל קוטב. הכיוון של כל טטרד אינו תלוי בכיוון של 22 הטטרדות האחרות.

בכל תא שעובר מיוזה, סידור הטטרדות שונה. מספר הווריאציות תלוי במספר הכרומוזומים המרכיבים קבוצה. ישנן שתי אפשרויות להתמצאות (לכל טטרד); לפיכך, מספר היישור האפשרי שווה ל -2נ איפה נ הוא מספר הכרומוזומים בכל סט. לבני אדם יש 23 זוגות כרומוזומים, מה שמביא ליותר משמונה מיליון (223) אפשרויות. מספר זה אינו כולל את השונות שנוצרה בעבר בכרומטידים האחות על ידי הצלבה. בהתחשב בשני המנגנונים הללו, זה מאוד לא סביר ששני תאים הפלואידים הנובעים ממיוזה יהיו בעלי אותו הרכב גנטי (איור 7.2.2).

לסיכום ההשלכות הגנטיות של מיוזה I: הגנים האימהיים והאבהיים משולבים מחדש על ידי אירועי הצלבה המתרחשים על כל זוג הומולוגי במהלך פרופזה I; בנוסף, המבחר האקראי של טטרדות במטאפזה מייצר שילוב ייחודי של כרומוזומים אימהיים ואבהיים שיעשו את דרכם אל הגמטות.

באנאפאזה I, סיבי הציר שולפים את הכרומוזומים המקושרים זה מזה. הכרומטידים האחות נשארים כבולים יחד בצנטרומר. חיבורי הקיאזמה הם שבורים באנאפאזה I כשהסיבים המחוברים לקינטוכורים המאוחדים שולפים את הכרומוזומים ההומולוגיים (איור 7.2.3).

בטלופז I, הכרומוזומים המופרדים מגיעים לקטבים מנוגדים. שאר אירועי הטלופז האופייניים עשויים להתרחש או לא, בהתאם למין. בחלק מהאורגניזמים, הכרומוזומים מתעבים ומעטפת גרעינית נוצרים סביב הכרומטידים בטלופז I.

ציטוקינזיס, ההפרדה הפיזית של המרכיבים הציטופלסמיים לשני תאי בת, מתרחשת ללא רפורמציה של הגרעינים באורגניזמים אחרים. כמעט בכל המינים, הציטוקינזיס מפריד בין תכולת התא על ידי תלם מחשוף (בבעלי חיים ובכמה פטריות), או צלחת תאים שבסופו של דבר תוביל להיווצרות קירות התא המפרידים בין שני תאי הבת (בצמחים). בכל קוטב, יש רק איבר אחד מכל זוג הכרומוזומים ההומולוגיים, כך שרק קבוצה אחת מלאה של הכרומוזומים קיימת. זו הסיבה שהתאים נחשבים הפלואידים - יש רק קבוצת כרומוזומים אחת, למרות שיש עותקים כפולים של המערך מכיוון שכל הומולוג עדיין מורכב משני כרומטידים אחות שעדיין מחוברים זה לזה. עם זאת, למרות שהכרומטידות האחיות היו פעם כפילויות של אותו כרומוזום, הן כבר אינן זהות בשלב זה בגלל הצלבות.

קונספט בפעולה

סקור את תהליך המיוזה, תוך התבוננות כיצד כרומוזומים מתיישרים ונודדים, באתר זה.

מיוזה II

במיוזה II, הכרומטידות האחיות המחוברות שנותרו בתאים הפלואידים ממיוזה I יפוצלו ליצירת ארבעה תאים הפלואידים. במינים מסוימים, תאים נכנסים ל-interphase קצר, או interkinesis, חסר שלב S, לפני הכניסה למיוזה II. כרומוזומים אינם כפולים במהלך אינטרקינזיס. שני התאים המיוצרים במיוזה אני עובר את אירועי המיוזה השנייה בסינכרון. בסך הכל, מיוזה II דומה לחלוקה המיטוטית של תא הפלואידי.

בפרופזה II, אם הכרומוזומים התעכבו בטלופזה I, הם מתעבים שוב. אם נוצרו מעטפות גרעיניות, הן מתפצלות לשלפוחיות. הצנטרוזומים ששוכפלו במהלך האינטרקינסיס מתרחקים זה מזה לכיוון קטבים מנוגדים ונוצרים צירים חדשים. בפרומטפאזה II, המעטפות הגרעיניות מפורקות לחלוטין, והציר נוצר במלואו. כל כרומטיד אחות יוצר קינטוכור אינדיבידואלי הנצמד למיקרוטובולים מקטבים מנוגדים. ב- metaphase II, הכרומטידים האחות מרוכזים באופן מקסימלי ומיישרים במרכז התא. באנאפאזה II, הכרומטידים האחות נפרקים זה מזה על ידי סיבי הציר ומתקדמים לכיוון קטבים מנוגדים.

ב- telophase II, הכרומוזומים מגיעים לקטבים מנוגדים ומתחילים להתעבות. מעטפות גרעיניות נוצרות סביב הכרומוזומים. ציטוקינזיס מפריד בין שני התאים לארבעה תאים הפלואידים ייחודיים מבחינה גנטית. בשלב זה, הגרעינים בתאים החדשים הם הפלואידים ויש להם רק עותק אחד של קבוצת הכרומוזומים היחידה. התאים המיוצרים הינם 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.

השוואת מיוזה ומיטוזיס

מיטוזה ומיוזה, שהן שתיהן צורות של חלוקה של הגרעין בתאים אוקריוטיים, חולקות קווי דמיון, אך גם מציגות הבדלים ברורים שמובילים לתוצאות שונות מאוד. מיטוזיס היא חלוקה גרעינית אחת המביאה לשני גרעינים, בדרך כלל מחולקים לשני תאים חדשים. הגרעינים הנובעים מחלוקה מיטוטית זהים גנטית למקור. יש להם אותו מספר קבוצות של כרומוזומים: אחד במקרה של תאים הפלואידים, ושניים במקרה של תאים דיפלואידים. מצד שני, מיוזה היא שתי חלוקות גרעיניות שמביאות לארבעה גרעינים, בדרך כלל מחולקים לארבעה תאים חדשים. הגרעינים הנובעים ממיוזה לעולם אינם זהים מבחינה גנטית, והם מכילים מערך כרומוזום אחד בלבד - זהו מחצית ממספר התא המקורי, שהיה דיפלואידי (איור 7.2.4).

ההבדלים בתוצאות המיוזה והמיטוזה מתרחשים בגלל הבדלים בהתנהגות הכרומוזומים במהלך כל תהליך. רוב ההבדלים הללו בתהליכים מתרחשים במיוזה I, שהיא חלוקה גרעינית שונה מאוד ממיטוזה. במיוזה I, זוגות הכרומוזומים ההומולוגיים נקשרים זה לזה, נקשרים יחדיו, חווים צ'יאסמאטה והצלבה בין כרומטידים אחות, ומסתדרים לאורך צלחת המטאפאס בטטרדות עם סיבי ציר ממוטות צירים מנוגדים המחוברים לכל קינטוכור של הומולוג ב טטרד. כל האירועים הללו מתרחשים רק במיוזה I, לעולם לא במיטוזה.

כרומוזומים הומולוגיים עוברים לקטבים מנוגדים במהלך מיוזה I כך שמספר קבוצות הכרומוזומים בכל גרעין לעתיד מצטמצם משניים לאחד. מסיבה זו, מיוזה I מכונה חלוקת הפחתה. אין ירידה כזו ברמת הפלואידיות במיטוזה.

Meiosis II דומה הרבה יותר לחלוקה מיטוטית. במקרה זה, כרומוזומים משוכפלים (רק קבוצה אחת מהם) מסתדרים במרכז התא עם קינטוכורים מחולקים המחוברים לסיבי ציר ממוטבים מנוגדים. במהלך אנפאזה II, כמו באנפאזה מיטוטית, הקינטוכורים מתחלקים וכרומטיד אחות אחד נמשך לקוטב אחד והכרומטיד האחות השני נמשך לקוטב השני. אלמלא העובדה שהיו הצלבות, שני התוצרים של כל חלוקה של מיוזה II היו זהים כמו במיטוזה; במקום זאת, הם שונים מכיוון שתמיד היה לפחות מוצלב אחד לכל כרומוזום. Meiosis II אינה חלוקת הפחתה מכיוון שלמרות שיש פחות עותקים של הגנום בתאים המתקבלים, עדיין יש קבוצה אחת של כרומוזומים, כפי שהיה בסוף מיוזה I.

תאים המיוצרים על ידי מיטוזה יתפקדו בחלקים שונים של הגוף כחלק מצמיחה או החלפת תאים מתים או פגומים. הם עשויים אפילו להיות מעורבים ברבייה א-מינית בכמה אורגניזמים. תאים המיוצרים על ידי מיוזיס באורגניזם דומיננטי דומיננטי כגון בעל חיים ישתתפו רק בהתרבות מינית.

קונספט בפעולה

לאנימציה המשווה מיטוזה ומיוזה, היכנסו לאתר זה.

סיכום סעיף

רבייה מינית מחייבת שאורגניזמים דיפלואידים מייצרים תאים הפלואידים שיכולים להתמזג במהלך ההפריה ליצירת צאצאים דיפלואידים. מיוזה היא סדרת אירועים המסדרים ומפרידים כרומוזומים לתאי בת. במהלך אינטרפאז של מיוזה, כל כרומוזום כפול. במיוזה, ישנם שני סבבים של חלוקה גרעינית וכתוצאה מכך ארבעה גרעינים ובדרך כלל ארבעה תאי בת הפלואידים, שלכל אחד מהם מחצית ממספר הכרומוזומים כמו תא האב. במהלך המיוזה, וריאציה בגרעיני הבת מוצגת בגלל הצלבה בפרופאזה I ויישור אקראי במטאפאזה I. התאים המיוצרים על ידי המיוזה הם ייחודיים מבחינה גנטית.

למיוזיס ולמיטוזה יש קווי דמיון, אבל יש להם תוצאות ברורות. חלוקות מיטוטיות הן חלוקות גרעיניות בודדות המייצרות גרעיני בת זהים מבחינה גנטית ובעלי אותו מספר של קבוצות כרומוזומים כמו התא המקורי. חלוקות מיוטיות הן שתי חלוקות גרעיניות המייצרות ארבעה גרעיני בת שונים גנטית ובעלי מערך כרומוזום אחד ולא שני הקבוצות שהיו לתא האב. ההבדלים העיקריים בין התהליכים מתרחשים בחלוקה הראשונה של המיוזה. הכרומוזומים ההומולוגיים נפרדים לגרעינים שונים במהלך המיוזה I וגורמים לירידה ברמת הפלואידיות. החלוקה השנייה של המיוזה דומה הרבה יותר לחלוקה מיטוטית.

בחירה מרובה

מיוזה מייצרת תאי בת ________.

א שני הפלואידים
ב 'שני דיפלואידים
ג ארבעה הפלואידים
ד ארבעה דיפלואידים

ג

באיזה שלב של מיוזה כרומטידים אחות מופרדים זה מזה?

א נביא I
ב. נביא II
ג אנפאזה I
ד אנפאזה II

ד

החלק של מיוזה הדומה למיטוזה הוא ________.

א.מיוזה I
ב. אנפאזה I
C. meiosis II
ד interkinesis

ג

אם לתא שריר של אורגניזם טיפוסי יש 32 כרומוזומים, כמה כרומוזומים יהיו בגיימט של אותו אורגניזם?

א 8
ב. 16
ג 32
ד '64

ב

תגובה חופשית

הסבירו כיצד היישור האקראי של כרומוזומים הומולוגיים במהלך מטאפאזה I תורם לשונות בגמטות המיוצרות על ידי מיוזה.

יישור אקראי מוביל לצירופי תכונות חדשים. הכרומוזומים שירשו במקור הפרט המייצר גמטות הגיעו באופן שווה מהביצה ומהזרע. במטאפאזה I, העותקים המשוכפלים של הכרומוזומים ההומולוגיים האימהיים והאביים מסתדרים על פני מרכז התא ויוצרים טטרד. הכיוון של כל טטרד הוא אקראי. יש סיכוי שווה שהכרומוזומים שמקורם באימהות יפנו לכל אחד מהקוטבים. הדבר נכון גם לגבי הכרומוזומים שמקורם מצד האב. היישור צריך להתרחש באופן שונה כמעט בכל מיוזה. כשהכרומוזומים ההומולוגיים מתפרקים באנאפאזה I, כל שילוב של כרומוזומים אימהיים ואבהיים ינוע לכיוון כל קוטב. לגאמטות הנוצרות משתי קבוצות הכרומוזומים הללו תהיה תערובת של תכונות של הורי הפרט. כל גמט הוא ייחודי.

באילו דרכים דומה ומיוזה II למיטוזה של תא דיפלואידי?

שתי החטיבות דומות בכך שהכרומוזומים מסתדרים לאורך לוח המטאפאזה בנפרד, כלומר ללא זיווג עם כרומוזומים אחרים (כמו במיוזה I). בנוסף, כל כרומוזום מורכב משתי כרומטידות אחיות שייפרדו. שתי המחלקות שונות מכיוון שבמיוזה II יש מחצית ממספר הכרומוזומים שנמצאים בתא דיפלואידי מאותו מין שעובר מיטוזה. הסיבה לכך היא שמיוזה צמצמתי את מספר הכרומוזומים למצב הפלואידי.

מילון מונחים

chiasmata
(יחיד = שיאזם) המבנה שנוצר בנקודות ההצלבה לאחר החלפת חומר גנטי
הצלבה
(גם, רקומבינציה) החלפת חומר גנטי בין כרומוזומים הומולוגיים וכתוצאה מכך כרומוזומים המשלבים גנים משני הורי האורגניזם יוצרים תאי רבייה
הַפרָיָה
איחוד של שני תאים הפלויד בדרך כלל משני אורגניזמים בודדים
אינטרקינזיס
תקופת מנוחה שעלולה להתרחש בין מיוזה I למיוזה II; אין שכפול של DNA במהלך אינטרקינזיס
מיוזה אני
הסיבוב הראשון של חלוקת תאים מיוטיים; מכונה חלוקת הפחתה מכיוון שהתאים המתקבלים הם הפלואידים
מיוזה II
הסיבוב השני של חלוקת תאים מיוטית בעקבות מיוזה I; כרומטידים אחות מופרדים זה מזה, והתוצאה היא ארבעה תאים הפלואידים ייחודיים
רקומביננטי
מתאר משהו המורכב מחומר גנטי משני מקורות, כגון כרומוזום עם מקטעים אימהיים ואביים של DNA
חלוקת הפחתה
חלוקה גרעינית שמייצרת גרעיני בת שלכל אחד מהם יש חצי מערכי כרומוזומים מגרעין ההורים; מיוזה I היא חטיבת הפחתה
תא סומטי
כל התאים של אורגניזם רב תאי מלבד התאים היוצרים גמטים
סינפסיס
היווצרות קשר הדוק בין כרומוזומים הומולוגיים במהלך פרופאזה I
טטרד
שני כרומוזומים הומולוגיים משוכפלים (ארבע כרומטידים) הקשורים יחדיו על ידי צ'יאסמטה במהלך פרופאזה I

Interphase

במהלך האינטרפאזה, התא עובר תהליכי גדילה תקינים תוך הכנה לחלוקת התא. על מנת שתא יעבור מהשלב הבין-פאזי לשלב המיטוטי, יש לעמוד בתנאים פנימיים וחיצוניים רבים. שלושת השלבים של אינטרפאז נקראים ז1, S ו- G.2.

ז1 שלב (פער ראשון)

השלב הראשון של אינטרפאז נקרא G1 שלב (פער ראשון) מכיוון שמבחינה מיקרוסקופית נראה מעט שינוי. עם זאת, במהלך ה-G1 בשלב, התא פעיל למדי ברמה הביוכימית. התא צובר את אבני הבניין של ה- DNA הכרומוזומלי והחלבונים הנלווים אליו, כמו גם צובר מספיק מאגרי אנרגיה להשלמת המשימה של שכפול כל כרומוזום בגרעין.

S Phase (סינתזה של DNA)

לאורך השלב הבין-פאזי, ה-DNA הגרעיני נשאר בתצורת כרומטין מעובה למחצה. בשלב S, שכפול ה-DNA יכול להתקדם באמצעות המנגנונים שמביאים ליצירת זוגות זהים של מולקולות DNA - כרומטידות אחיות - המחוברות היטב לאזור הצנטרומרי. הצנטרוזום משוכפל גם במהלך שלב S. שני המרכזים של הכרומוזומים ההומולוגיים יולידו את הציר המיטוטי, המנגנון המתזמר את תנועת הכרומוזומים במהלך המיטוזה. לדוגמה, בערך במרכז כל תא חיה, הצנטרוזומים קשורים לזוג עצמים דמויי מוט, הצנטריולים, הממוקמים בזווית ישרה אחד לשני. מרכזים עוזרים לארגן חלוקת תאים. עם זאת, עלינו לציין כי צנטריולים אינם נמצאים במרכזים של אורגניזמים אוקריוטים אחרים, כגון צמחים ורוב הפטריות.

ז2 שלב (פער שני)

ב- G2 בשלב, התא ממלא את מאגרי האנרגיה שלו ומסנתז חלבונים הדרושים למניפולציה ותנועה של כרומוזומים. חלק מאברוני התא מוכפלים, והשלד הציטוטי מפורק כדי לספק משאבים לשלב המיטוטי. ייתכן שיש גידול תאים נוסף במהלך G2. יש להשלים את ההכנות האחרונות לשלב המיטוטי לפני שהתא יוכל להיכנס לשלב הראשון של המיטוזה.


שלבי מיוזה

לפני המיוזה, ה-DNA משוכפל, כמו במיטוזה. אז מיוזיס מורכבת משתי חלוקות תאים, המכונה מיוזה אני ו מיוזה II. בחלוקה הראשונה, המורכבת משלבים שונים, מופרד ה-DNA המשוכפל לתאי בת. בחלוקה הבאה, שעוקבת מיד אחרי הראשונה, שני האללים של כל גן מופרדים לתאים בודדים.

להלן תיאורים של שתי החטיבות, ושלביה השונים, או השלבים של כל מיוזה. זכור, לפני תחילת המיוזה ה-DNA הדיפלואידי בדרך כלל שוכפל. המשמעות היא שיש 4 עותקים של כל גן, הנמצאים ב -2 קבוצות DNA מלאות, שלכל קבוצה 2 אללים. בתרשים שלהלן, הכרומוזומים האדומים הם אלה שירשו מהאם, הכחולים מהאב.


הזרע מיוצר ברציפות אצל רוב היונקים

אצל יונקים, ישנם הבדלים גדולים באופן ייצור הביציות (אוגנזה) ובאופן ייצור הזרע (spermatogenesis). אצל נקבות אנושיות, למשל, אוגוניה מתרבה רק בעובר, נכנסת למיוזה לפני הלידה, ונעצרת כביציות בפרופזה המיוטית הראשונה, במצב זה הן עשויות להישאר עד 50 שנה. ביציות בודדות מתבגרות ממלאי מצומצם זה, והן מבייצות במרווחי זמן, בדרך כלל אחת בכל פעם, החל בגיל ההתבגרות. אצל זכרים בני אדם, לעומת זאת, מיוזה ופרמטוגנזה אינם מתחילים באשכים עד גיל ההתבגרות ולאחר מכן ממשיכים ברציפות בציפוי האפיתל של צינורות ארוכים מאוד ומפותלים היטב, הנקראים צינוריות זרע. תאי נבט בוגרים, נקראים spermatogonia (יָחִיד, spermatogonium), ממוקמים סביב הקצה החיצוני של צינורות אלה ליד הלמינה הבסיסית, שם הם מתרבים ברציפות על ידי מיטוזה. חלק מתאי הבת מפסיקים להתרבות ולהתמיין הזרע הראשוני. תאים אלה נכנסים לפרופזה המיוטית הראשונה, שבה הכרומוזומים ההומולוגיים המזווגים שלהם משתתפים במעבר, ואז ממשיכים בחלוקה I של המיוזה כדי לייצר שניים זרעי זרע משניים, כל אחד מכיל 22 כרומוזומים אוטוזומליים משוכפלים וכרומוזום X משוכפל או Y משוכפל. שני הזרעים המשניים הנגזרים מכל זרע ראשוני ממשיכים דרך חלוקה מיוטית II לייצר ארבעה זרעי זרע, כל אחד עם מספר הפלואידי של כרומוזומים בודדים. spermatids הפלואידיים אלה עוברים לאחר מכן התמיינות מורפולוגית לזרע (איור 20-27), אשר בורחים לתוך לומן של צינור הזרע (איור 20-28). הזרע עובר לאחר מכן לתוך יותרת האשך, צינור מפותל העוטף את האשך, שם הם עוברים התבגרות נוספת ומאוחסנים.

איור 20-27

השלבים של spermatogenesis. Spermatogonia מתפתחת מתאי נבט ראשוניים הנודדים לאשך בשלב מוקדם של העובר. כאשר החיה מתבגרת מינית, הזרע מתחיל להתרבות במהירות, ומייצר כמה צאצאים ש (עוד.)

איור 20-28

ציור פשוט ביותר של חתך של צינורית זרע באשך יונק. (א) כל שלבי הזרע המוצגים מתקיימים בעוד שהגמטות המתפתחות נמצאות בקשר אינטימי עם תאי סרטולי. תאים גדולים אלה מתרחבים (עוד. )

תכונה מסקרנת של spermatogenesis היא שתאי הנבט הגבריים המתפתחים אינם מצליחים להשלים את החלוקה הציטופלסמית (ציטוקינזיס) במהלך המיטוזה והמיוזה. כתוצאה מכך, שיבוטים גדולים של תאי בת מתמיינים שיצאו מ-spermatogonium מתבגר נשארים מחוברים על ידי גשרים ציטופלזמיים, ויוצרים סינציטיום (איור 20-29). הגשרים הציטופלסמיים נמשכים עד סוף ההבחנה הזרעית, כאשר זרעים בודדים משתחררים לתוך לומן הצינורית. זה מסביר את התצפית שזרע בוגר מתעורר באופן סינכרוני בכל אזור נתון של צינורית זרע. אבל מה תפקידו של הסידור הסינצטיאלי?

איור 20-29

גשרים ציטופלסמיים בפיתוח תאי זרע ומקדמיהם. צאצאיו של זרע בודד המתבגר נשארים מחוברים זה לזה על ידי גשרים ציטופלסמיים לאורך ההתמיינות שלהם לזרע בוגר. למען הפשטות, (עוד.)

שלא כמו ביציות, הזרע עובר את רוב ההתמיינות שלהם לאחר שהגרעינים שלהם השלימו את המיוזה והפכו להפלואידים. עם זאת, נוכחותם של גשרים ציטופלסמיים ביניהם פירושה שכל זרע הפלואיד המתפתח חולק ציטופלזמה משותפת עם שכניו. בדרך זו ניתן לספק לו את כל המוצרים של גנום דיפלואידי שלם. זרע מפתח הנושא כרומוזום Y, למשל, יכול להיות מסופק עם חלבונים חיוניים המקודדים על ידי גנים בכרומוזום X. לפיכך, הגנום הדיפלואידי מכוון את התמיינות הזרע בדיוק כפי שהוא מכוון את הבידול הביצית.

חלק מהגנים המסדירים את זרע הזרע נשמרו באבולוציה מזבובים לבני אדם. ה DAZ הגן, למשל, המקודד לחלבון קושר RNA וממוקם על כרומוזום Y, נמחק אצל גברים עקרים רבים, שרבים מהם אינם יכולים לייצר זרע. שתיים תסיסנית גנים שהם הומולוגיים ל DAZ חיוניים ל-spermatogenesis בזבוב. חלבונים המחייבים RNA חשובים במיוחד בתאי זרע, מכיוון שרבים מהגנים המתבטאים בשושלת הזרע מוסדרים ברמה של תרגום RNA.


רבייה מינית מחייבת שאורגניזמים דיפלואידים מייצרים תאים הפלואידים שיכולים להתמזג במהלך ההפריה ליצירת צאצאים דיפלואידים. התהליך שמוביל לתאים הפלואידים נקרא מיוזה. מיוזה היא סדרת אירועים המסדרים ומפרידים כרומוזומים לתאי בת. במהלך שלב הביניים של המיוזה, כל כרומוזום משוכפל. במיוזה, ישנם שני סבבים של חלוקה גרעינית וכתוצאה מכך ארבעה גרעינים ובדרך כלל ארבעה תאי בת הפלואידים, שלכל אחד מהם מחצית ממספר הכרומוזומים כמו תא האב. במהלך מיוזה, וריאציה בגרעיני הבת מוצגת בגלל הצלבה בפרופאזה I ויישור אקראי במטאפזה I. התאים המיוצרים על ידי מיוזיס הם ייחודיים מבחינה גנטית.

למיוזיס ולמיטוזה יש קווי דמיון, אבל יש להם תוצאות ברורות. חלוקות מיטוטיות הן חלוקות גרעיניות בודדות המייצרות גרעיני בת זהים מבחינה גנטית ובעלי אותו מספר של קבוצות כרומוזומים כמו התא המקורי. חטיבות מיוטיות הן שתי חטיבות גרעיניות המייצרות ארבעה גרעיני בת השונים מבחינה גנטית ובעלת מערך כרומוזום אחד ולא את שתי המערכות שיש לתא האב. ההבדלים העיקריים בין התהליכים מתרחשים בחלוקה הראשונה של מיוזה. הכרומוזומים ההומולוגיים נפרדים לגרעינים שונים במהלך מיוזה I וגורמים להפחתה של רמת הפלואידה. החלוקה השנייה של המיוזה דומה הרבה יותר לחלוקה מיטוטית.

תרגילים

מילון מונחים

chiasmata: (יחיד = שיאזם) המבנה שנוצר בנקודות ההצלבה לאחר החלפת חומר גנטי

הצלבה: (גם, רקומבינציה) החלפת חומר גנטי בין כרומוזומים הומולוגיים וכתוצאה מכך כרומוזומים המשלבים גנים משני הורי האורגניזם יוצרים תאי רבייה

הַפרָיָה: איחוד של שני תאים הפלויד בדרך כלל משני אורגניזמים בודדים

interkinesis: תקופת מנוחה שעלולה להתרחש בין מיוזה I למיוזה II אין שכפול של DNA במהלך אינטרקינזיס

מיוזה אני: הסיבוב הראשון של חלוקת תאים מיוטיים המכונה חלוקת הפחתה מכיוון שהתאים המתקבלים הם הפלואידים

מיוזה II: הסיבוב השני של חלוקת תאים מיוטים בעקבות כרומטידות אחיות מיוזה I מופרדות זו מזו, והתוצאה היא ארבעה תאים הפלואידים ייחודיים

רקומביננטי: מתאר משהו המורכב מחומר גנטי משני מקורות, כגון כרומוזום עם פלחי DNA אימהיים ואבהיים כאחד

חלוקת הפחתה: חלוקה גרעינית המייצרת גרעיני בת שלכל אחד מהם יש מחצית מכמה כרומוזומים כמו הגרעין ההורי מיוזה I היא חלוקת הפחתה

תא סומטי: כל התאים של אורגניזם רב תאי מלבד התאים היוצרים גמטים

סינפסיס: היווצרות קשר הדוק בין כרומוזומים הומולוגיים במהלך פרופאזה I

טטרד: שני כרומוזומים הומולוגיים משוכפלים (ארבע כרומטידים) הקשורים יחדיו על ידי צ'יאסמטה במהלך פרופאזה I


צפו בסרטון: Phases of Meiosis (פברואר 2023).