Sejtciklus. Interfázis

Meiosis Az eukarióták sejtosztódási módszere, amelyben haploid sejtek képződnek. Ez különbözik a mitózistól, amely diploid sejteket termel.

Ezenkívül a meiózis két egymást követő felosztásban megy végbe, amelyeket rendre az elsőnek (meiosis I) és a másodiknak (meiózis II) neveznek. A sejtek már az első osztódás után egyetlen, azaz haploid kromoszómakészletet tartalmaznak. Ezért az első felosztást gyakran nevezik csökkentés. Bár néha a "redukciós osztás" kifejezést a teljes meiózisra vonatkozóan használják.

A második osztály az úgynevezett egyenlítőés mechanizmusa hasonló a mitózishoz. A II. meiózisban a testvérkromatidák a sejt pólusaihoz térnek el.

A meiózist a mitózishoz hasonlóan interfázisban DNS-szintézis - replikáció előzi meg, amely után minden kromoszóma már két kromatidából áll, amelyeket testvérkromatidáknak nevezünk. Az első és a második osztódás között nem megy végbe DNS-szintézis.

Ha a mitózis következtében két sejt keletkezik, akkor a meiózis következtében - 4. Ha azonban a szervezet petéket termel, akkor csak egy sejt marad, amely magában foglalja a tápanyagokat.

Az első osztódás előtti DNS mennyiségét általában 2n 4c-ként jelölik. Itt n kromoszómákat, c kromatidákat jelöl. Ez azt jelenti, hogy minden kromoszómának van egy homológ párja (2n), ugyanakkor minden kromoszóma két kromatidából áll. Egy homológ kromoszóma jelenlétében négy kromatidot kapunk (4c).

Az első és a második osztódás előtt a DNS mennyisége mind a két leánysejtben 1n 2c-re csökken. Vagyis a homológ kromoszómák különböző sejtekké válnak szét, de továbbra is két kromatidból állnak.

A második osztódás után négy sejt képződik 1n 1c készlettel, azaz mindegyik csak egy kromoszómát tartalmaz egy pár homológból, és csak egy kromatidból áll.

Az alábbiakban részletesen ismertetjük az első és a második meiotikus felosztást. A fázisok kijelölése ugyanaz, mint a mitózisban: profázis, metafázis, anafázis, telofázis. Az ezekben a fázisokban lezajló folyamatok azonban, különösen az I. profázisban, némileg eltérőek.

Meiosis I

I. próféta

Ez általában a meiózis leghosszabb és legösszetettebb fázisa. Sokkal tovább tart, mint mitózis esetén. Ez annak köszönhető, hogy ekkor a homológ kromoszómák közelednek egymáshoz és DNS-szegmenseket cserélnek (konjugáció és keresztezés történik).

Konjugáció- a homológ kromoszómák összekapcsolásának folyamata. Átkelés- azonos régiók cseréje homológ kromoszómák között. A homológ kromoszómák nem-sister kromatidjai ekvivalens régiókat cserélhetnek. Azokon a helyeken, ahol ilyen csere történik, az ún chiasma.

A páros homológ kromoszómákat ún bivalensek, vagy tetradák. A kommunikáció az I. anafázisig fennmarad, és a testvérkromatidák közötti centromerek és a nem testvérkromatidák közötti chiasmaták biztosítják.

A profázisban a kromoszómák spiralizálódnak, így a fázis végére a kromoszómák elnyerik jellegzetes alakjukat és méretüket.

Az I. profázis későbbi szakaszaiban a nukleáris burok vezikulákra bomlik, és a magvak eltűnnek. Megkezdődik a meiotikus orsó kialakulása. Háromféle orsó mikrotubulus képződik. Egyesek a kinetokorokhoz vannak rögzítve, mások az ellenkező pólusból növekvő tubulusokhoz (a szerkezet távtartóként működik). Megint mások csillagszerkezetet alkotnak, és a membránvázhoz kapcsolódnak, támasztó funkciót ellátva.

A centriolokkal rendelkező Centroszómák a pólusok felé eltérnek. A mikrotubulusok az egykori sejtmag régiójába kerülnek, amelyek a kromoszómák centromer régiójában található kinetokorokhoz kapcsolódnak. Ebben az esetben a testvérkromatidák kinetochorei egyesülnek és egyetlen egészként működnek, ami lehetővé teszi, hogy az egyik kromoszóma kromatidjai ne váljanak el, és ezt követően együtt mozogjanak a sejt egyik pólusára.

Metafázis I

Végül kialakul a hasadási orsó. A homológ kromoszómapárok az egyenlítő síkjában helyezkednek el. A sejt egyenlítője mentén egymással szemben sorakoznak úgy, hogy az egyenlítői sík homológ kromoszómapárok között van.

Anafázis I

A homológ kromoszómák elkülönülnek, és a sejt különböző pólusaira térnek el. A profázis során bekövetkezett átkelés miatt kromatidjaik már nem azonosak egymással.

Telofázis I

A magok helyreállnak. A kromoszómák despiralizálódnak vékony kromatinná. A sejt két részre oszlik. Állatoknál a membrán invaginációjával. A növényeknek sejtfaluk van.

Meiosis II

A két meiotikus felosztás közötti interfázis ún interkinézis, nagyon rövid. Az interfázistól eltérően a DNS duplikációja nem történik meg. Valójában már megduplázódott, csak a két sejt mindegyike tartalmazza a homológ kromoszómák egyikét. A II. meiózis egyidejűleg két sejtben fordul elő, amelyek az I. meiózis után alakultak ki. Az alábbi diagram csak egy sejt osztódását mutatja a kettőből.

Profázis II

Rövid. A magok és nukleolusok ismét eltűnnek, a kromatidák spiralizálódnak. Az orsó kialakulni kezd.

Metafázis II

Minden kromoszómához két orsószál kapcsolódik, amely két kromatidából áll. Az egyik szál az egyik pólusból, a másik a másikból. A centromerek két különálló kinetokorból állnak. A metafázis lemez az I. metafázis egyenlítőjére merőleges síkban jön létre. Vagyis ha a meiózisban lévő szülősejtet végigosztom, akkor most két sejt osztódik át.

Anafázis II

A testvérkromatidákat megkötő fehérje elválik, és azok különböző pólusokra váltanak szét. A testvérkromatidákat ma testvérkromoszómáknak nevezik.

Telofázis II

Hasonlóan az I. telofázishoz. Megtörténik a kromoszómák despiralizációja, a hasadási orsó eltűnik, magok és nukleolusok képződése, citokinézis.

A meiózis jelentése

Egy többsejtű szervezetben csak a csírasejtek osztódnak meiózissal. Ezért a meiózis fő jelentése az BiztonsággépezetAszexuális szaporodás,amely fenntartja a kromoszómák számának állandóságát a fajban.

A meiózis másik jelentése a genetikai információ rekombinációja, amely az I. profázisban fordul elő, azaz a kombinatív variabilitás. Az allélok új kombinációi két esetben jönnek létre. 1. Ha keresztezés történik, azaz a homológ kromoszómák nem testvérkromatidjai helyet cserélnek. 2. A kromoszómák független divergenciájával a pólusokhoz mindkét meiotikus osztódásban. Más szavakkal, minden kromoszóma lehet ugyanabban a sejtben, bármilyen kombinációban más nem homológ kromoszómákkal.

A sejtek már az I. meiózis után különböző genetikai információkat tartalmaznak. A második osztódás után mind a négy sejt különbözik egymástól. Ez egy fontos különbség a meiózis és a mitózis között, amelyben genetikailag azonos sejtek képződnek.

A kromoszómák és kromatidák keresztezése és véletlenszerű szegregációja az I. és II. anafázisban új génkombinációkat hoz létre és egyekaz élőlények örökletes változékonyságának okairól amely lehetővé teszi az élő szervezetek evolúcióját.

Az élő szervezetek összes sejtszerkezete általában több fő fejlődési szakaszon megy keresztül. Létezése során minden sejt rendszerint átesik a szaporodási vagy osztódási szakaszon. Lehet közvetlen, közvetett vagy redukciós. Az osztódás a különböző szervezetek szerkezeti egységeinek életének normális szakasza, amely biztosítja a bolygó összes élőlényének normális létezését, növekedését és szaporodását. Az emberi szervezetben a sejtszaporodásnak köszönhető, hogy lehetőség nyílik a szövetek megújulására, a sérült hám vagy irha integritásának helyreállítására, genetikai adatok öröklésére, fogantatásra, embriogenezisre és sok más fontos folyamatra.

A többsejtű lények testében a szerkezeti egységek szaporodásának két fő típusa van: mitózis és meiózis. A reprodukciós módszerek mindegyike jellemző tulajdonságokkal rendelkezik.

Figyelem! A sejtosztódást az egyszerű kettéosztás is megkülönbözteti - amitózis. Az emberi szervezetben ez a folyamat abnormálisan megváltozott struktúrákban, például daganatokban megy végbe.

A mitózis a sejtmaggal rendelkező sejtek vegetatív osztódása, a leggyakoribb szaporodási folyamat. Ezt a módszert közvetett reprodukciónak vagy klónozásnak is nevezik, mivel az alatta kialakuló gyermekstruktúra-párról kiderül, hogy teljesen azonos a szülővel. A klónozás segítségével az emberi test szomatikus szerkezeti egységei szaporodnak.

Figyelem! A vegetatív osztódás arra irányul, hogy generációról generációra pontosan ugyanazok a sejtek képződjenek. Az emberi test minden sejtje hasonló módon szaporodik, kivéve a reproduktív sejteket.

A klónozás az ontogenezis alapja, vagyis a szervezet fejlődése a fogantatástól a halál pillanatáig. A mitotikus osztódás szükséges a különböző szervek és rendszerek normális működéséhez, valamint az ember bizonyos tulajdonságainak kialakulásához és megőrzéséhez a születéstől a halálig morfológiai és biokémiai szinten. Ennek a sejtreprodukciós módszernek az időtartama átlagosan körülbelül 1-2 óra.

A mitózis lefolyása négy fő szakaszra oszlik:

A klónozás eredményeként az anyasejtből két leánysejt képződik, amelyek teljesen hasonló kromoszómakészlettel rendelkeznek, és megtartják az eredeti sejt minden minőségi és mennyiségi jellemzőjét. Az emberi szervezetben a mitózis következtében a szövetek állandó megújulása megy végbe.

Figyelem! A mitotikus folyamatok normális lefolyását a neurohumorális szabályozás, vagyis az ideg- és endokrin rendszer együttes működése biztosítja.

A redukciós felosztás menetének jellemzői

A meiotikus osztódás egy olyan folyamat, amely reproduktív szerkezeti egységek - ivarsejtek - kialakulását eredményezi. Ezzel a szaporodási módszerrel négy leánysejt képződik, amelyek mindegyike 23 kromoszómával rendelkezik. Mivel a módszer eredményeként kialakult ivarsejtek kromoszómakészlete hiányos, ezt redukciónak nevezzük. Emberben a gametogenezis során kétféle szerkezeti egység képződése lehetséges:

• spermiumok spermatogóniából;
• tojás a tüszőkben.

Jellemzők

Mivel minden létrejövő ivarsejt egyetlen kromoszómakészlettel rendelkezik, amikor egy másik szaporítósejttel egyesül, genetikai anyagcsere történik, és egy embrió képződik, amely teljes kromoszómakészletet kap. A meiózisnak köszönhető, hogy a kombinatorikus variabilitás biztosított - ez egy olyan folyamat, amelynek eredményeként a különböző genotípusok hatalmas listája alakul ki, és a magzat örökli az anya és az apa különféle tulajdonságait.

A haploid struktúrák kialakulásának folyamatában is meg kell különböztetni a fent felsorolt ​​négy, a mitózisra jellemző fázist. A redukciós felosztás fő különbsége, hogy ezeket a lépéseket kétszer megismételjük.

Figyelem! Az első telofázis két, 46 kromoszómából álló teljes genetikai készlettel rendelkező sejt képződésével ér véget. Ezután kezdődik a második osztódás, amelynek következtében négy reproduktív sejt képződik, amelyek mindegyike 23 kromoszómával rendelkezik.

A meiotikus osztódásnál az első szakasz tovább tart. Ebben a szakaszban a kromoszómák fúziója és a genetikai adatok cseréje zajlik. A metafázis ugyanúgy megy végbe, mint a mitózis során, de egyetlen örökletes adatkészlettel. Az anafázis során a centromer osztódás nem következik be, és a haploid kromoszómák a pólusok felé eltérnek.

A két osztódás közötti időszak, vagyis az interfázis nagyon rövid, dezoxiribonukleinsav ezalatt nem termelődik. Ezért a második telofázis után kapott sejtek haploidot, azaz egyetlen kromoszómakészletet tartalmaznak. A diploid halmaz akkor áll helyre, amikor két reproduktív sejt egyesül a szingámia során. Ez a meiózis eredményeként kialakult hím és női ivarsejtek összekapcsolódási folyamata. A redukciós osztódás eredményeként egy zigóta képződik 46 kromoszómával és mindkét szülőtől kapott örökletes információ teljes készletével.

Az ivarsejtek fúziója során bármilyen jel különféle változatainak kialakulása lehetséges. A gyerekek a meiózis révén öröklik például az egyik szülő szemének színét. Bármely gén recesszív hordozása miatt lehetséges a tulajdonságok átvitele egy vagy több generáción keresztül.

Figyelem! A domináns tulajdonságok dominálnak, általában az utódok első generációjában nyilvánulnak meg. Recesszív - rejtett vagy fokozatosan eltűnik a következő generációk egyedeiben.

A mitotikus osztódás szerepe:

1. A kromoszómák állandó számának fenntartása. Ha a kapott sejtek teljes kromoszómával rendelkeznének, akkor a magzatban a fogantatás után számuk megduplázódna.
2. A meiotikus osztódás következtében a reproduktív sejtek különböző örökletes információkészlettel képződnek.
3. Az örökletes információk rekombinációja.
4. Az élőlények változékonyságának biztosítása.

Összehasonlító jellemzők

Reprodukciós módszer	Klónozás	Gametogenezis
Sejttípusok	Szomatikus	szaporodó
Osztályok száma	Egy	Kettő
Hány gyermek szerkezeti egység keletkezik ennek hatására	2	4
Az örökletes információ tartalma a leánysejtekben	Nem változik	Változtatások
Konjugáció	Nem jellemző
	Nem jellemző	Az első osztás során jelölték

A klónozás és a redukciós felosztás közötti különbségek

A klónozás és a redukciós sejtszaporodás meglehetősen hasonló folyamatok. A meiotikus osztódás ugyanazokat a szakaszokat foglalja magában, mint a mitotikus osztódás, azonban ezek időtartama és a különböző szakaszaiban lezajló folyamatok jelentős eltéréseket mutatnak.

Videó - Mitózis és meiózis

Különbségek a szexuális és ivartalan megoszlás során

A mitotikus osztódásból és gametogenezisből származó sejtek eltérő funkcionális terhelést hordoznak. Ez az oka annak, hogy a meiózis során a tanfolyam néhány jellemzője megfigyelhető:

1. A redukciós felosztás első szakaszában a konjugációt és a keresztezést jegyezzük fel. Ezek a folyamatok szükségesek a genetikai információ kölcsönös cseréjéhez.
2. Az anafázis során hasonló kromoszómák szegregációja figyelhető meg.
3. A két osztódási ciklus közötti időszakban a dezoxiribonukleinsav molekulák nem duplikálódnak.

Figyelem! A konjugáció a homológ, azaz hasonló kromoszómák egymással való fokozatos konvergenciájának és ezt követő párok kialakulásának állapota. Crossing over - bizonyos szakaszok átmenete egyik kromoszómáról a másikra.

A gametogenezis második szakasza pontosan ugyanúgy megy végbe, mint a mitózis.

Jellemző különbségek az osztási folyamat eredményei szerint:

1. A klónozás eredménye két szerkezeti egység, a redukciós felosztás eredménye pedig négy.
2. A klónozás segítségével felosztják a test különböző szöveteit alkotó szomatikus szerkezeti egységeket. A meiózis következtében csak szaporítósejtek képződnek: petesejtek és spermiumok.
3. A klónozás abszolút azonos szerkezeti egységek kialakulásához vezet, és a meiotikus osztódás során a genetikai adatok újraelosztása következik be.
4. A redukciós osztódás eredményeként a reproduktív sejtekben az örökletes információ mennyisége 50%-kal csökken. Ez lehetőséget biztosít az anyai és apai sejt genetikai adatainak későbbi összeolvadására a megtermékenyítés során.

A klónozás és a redukciós felosztás a legfontosabb folyamatok, amelyek biztosítják a szervezet normális működését. A klónozás eredményeként létrejött leánysejtek mindenben, így a dezoxiribonukleinsav szintjén is megegyeznek az eredetivel. Ez lehetővé teszi, hogy a kromoszómakészletet változatlan formában vigye át egyik sejtgenerációból a másikba. A mitózis a normál szövetnövekedés hátterében áll. A redukciós osztódás biológiai jelentősége abban áll, hogy bizonyos számú kromoszómát megőrzünk azokban az organizmusokban, amelyek szaporodása ivaros úton történik. Ugyanakkor a meiotikus osztódás lehetővé teszi a különböző többsejtű szervezetek legfontosabb minőségének - a kombinatív variabilitás - megnyilvánulását. Neki köszönhetően az apa és az anya különféle jeleit átadhatja az utódoknak.

Az ivaros szaporodás során a leányszervezet két csírasejt fúziója eredményeként jön létre ( ivarsejtek) és az azt követő fejlődés megtermékenyített petesejtből - zigóták.

A szülők nemi sejtjei haploid készlettel rendelkeznek ( n) kromoszómák, a zigótában pedig, ha két ilyen halmazt kombinálunk, a kromoszómák száma diploid lesz (2 n): minden homológ kromoszómapár egy apai és egy anyai kromoszómát tartalmaz.

A haploid sejtek a diploid sejtekből egy speciális sejtosztódás - meiózis - eredményeként jönnek létre.

Meiosis - egyfajta mitózis, melynek eredményeként a csírasejtek diploid (2n) szomatikus sejtjeiLez haploid ivarsejteket alkotott (1n). A megtermékenyítés során az ivarsejtmagok összeolvadnak, és helyreáll a diploid kromoszómakészlet. Így a meiózis biztosítja az egyes fajok számára állandó kromoszómakészlet és DNS mennyiség megőrzését.

A meiózis egy folyamatos folyamat, amely két egymást követő felosztásból áll, az I. meiózis és a II. meiózis. Mindegyik részleg profázisra, metafázisra, anafázisra és telofázisra oszlik. Az I. meiózis következtében a kromoszómák száma felére csökken ( csökkentési részleg): a meiosis II során a haploid sejtek megmaradnak (egyenletosztás). A meiózisba belépő sejtek a 2n2xp genetikai információt tartalmazzák (1. ábra).

A meiózis I. fázisában a kromatin fokozatosan feltekercselve kromoszómákat képez. A homológ kromoszómák közelednek egymáshoz, és közös szerkezetet alkotnak, amely két kromoszómából (bivalens) és négy kromatidából (tetrad) áll. Két homológ kromoszóma teljes hosszában történő érintkezését konjugációnak nevezzük. Ezután taszító erők jelennek meg a homológ kromoszómák között, és a kromoszómák először a centromer régióban válnak el, a váll régióban összekapcsolva maradnak, és dekuszkációkat (chiasmatákat) képeznek. A kromatidák divergenciája fokozatosan növekszik, és a dekuszkációk a végük felé tolódnak el. A homológ kromoszómák egyes kromatidjai közötti konjugáció során helyek cseréje történhet – átkelés, ami a genetikai anyag rekombinációjához vezet. A profázis végére a nukleáris burok és a magok feloldódnak, és kialakul az akromatin orsó. A genetikai anyag tartalma változatlan marad (2n2хр).

Metafázisban meiosis I. kromoszóma bivalensek a sejt egyenlítői síkjában helyezkednek el. Ebben a pillanatban a spiralizációjuk eléri a maximumot. A genetikai anyag tartalma nem változik (2n2xp).

anafázisban meiosis I homológ kromoszómák, amelyek két kromatidából állnak, végül eltávolodnak egymástól, és a sejt pólusai felé divergálnak. Következésképpen minden homológ kromoszómapárból csak egy kerül be a leánysejtbe - a kromoszómák száma felére csökken (csökkenés következik be). A genetikai anyag tartalma minden póluson 1n2xp lesz.

telofázisban magképződés és a citoplazma osztódása következik be - két leánysejt képződik. A leánysejtek haploid kromoszómakészletet tartalmaznak, minden kromoszómának két kromatidja van (1n2xp).

Interkinézis- rövid időköz az első és a második meiotikus osztódás között. Ekkor a DNS-replikáció nem történik meg, és két leánysejt gyorsan belép a meiosis II-be, a mitózis típusának megfelelően.

Rizs. 1. A meiózis diagramja (egy pár homológ kromoszóma látható). I. meiózis: 1, 2, 3. 4. 5 - profázis; 6 - metafázis; 7 - anafázis; 8 - telofázis; 9 - interkinézis. Meiosis II; 10 - metafázis; II - anafázis; 12 - leánysejtek.

profázisban meiosis II, ugyanazok a folyamatok mennek végbe, mint a mitózis profázisában. A metafázisban a kromoszómák az egyenlítői síkban helyezkednek el. Nincs változás a genetikai anyag tartalmában (1n2хр). A meiosis II anafázisában az egyes kromoszómák kromatidjai a sejt ellentétes pólusaira költöznek, és az egyes pólusokon a genetikai anyag tartalma lnlxp lesz. A telofázisban 4 haploid sejt (lnlxp) képződik.

Így a meiózis eredményeként egy diploid anyasejtből 4 haploid kromoszómakészlettel rendelkező sejt keletkezik. Ezenkívül az I. meiózis profázisában a genetikai anyag rekombinációja (átkelés), az I. és II. anafázisban pedig a kromoszómák és kromatidák véletlenszerű távozása az egyik vagy a másik pólushoz. Ezek a folyamatok a kombinatív változékonyság okai.

A meiózis biológiai jelentősége:

1) a gametogenezis fő szakasza;

2) biztosítja a genetikai információ átvitelét a szervezetről a szervezetre az ivaros szaporodás során;

3) a leánysejtek genetikailag nem azonosak a szülővel és egymással.

A meiózis biológiai jelentősége abban is rejlik, hogy a csírasejtek kialakulásához a kromoszómák számának csökkenése szükséges, mivel a megtermékenyítés során az ivarsejtmagok egyesülnek. Ha ez a csökkenés nem következne be, akkor a zigótában (és így a leányszervezet összes sejtjében) kétszer annyi kromoszóma lenne. Ez azonban ellentmond a kromoszómák számának állandóságára vonatkozó szabálynak. A meiózis miatt a csírasejtek haploidok, és a zigótában a megtermékenyítés során egy diploid kromoszómakészlet áll helyre (2. és 3. ábra).

Rizs. 2. A gametogenezis sémája: ? - spermatogenezis; ? - ovogenezis

Rizs. 3.Az ivaros szaporodás során a diploid kromoszómakészlet fenntartásának mechanizmusát szemléltető séma

A sejtosztódásnak két típusa régóta ismert: a mitotikus és a redukciós osztódás. Az elsőt mitózisnak is nevezik, a másodikat pedig meiózisnak. Az első mód, a mitózis, az összes sejtet megosztja, a második - csak a szex.

Először is a mitózisról. Az örökletes információt hordozó molekulák megkettőződése előzi meg.

A genetikai kódot tartalmazó DNS-molekulák a sejtmagban, speciális hosszú szálakban - kromoszómákban - helyezkednek el. Minden állat- és növényfajnak szigorúan meghatározott számú kromoszómája van. Általában több tucat van. Emberben például 46 ( 1956-ig azt hitték, hogy 48 van belőlük az emberi sejtekben, de 1956-ban Tjio és Levan genetikusok pontosan megállapították, hogy az embernek 46 kromoszómája van, nem 48.). És az egyik féregnek csak kettő van. Egyes rákok 200 kromoszómával rendelkeznek. De a rekordot a mikroszkopikus radiolariák döntötték meg: egyiküknek 1600 kromoszómája van!

Amikor a DNS-molekulák megkettőződnek, a kromoszómák is megkettőződnek. Mindegyik kettőt épít a saját képére. Ez azt jelenti, hogy sejtjeinkben egy ideig kétszer annyi kromoszóma található, mint általában.

Két osztódás között, az úgynevezett interfázisban a kromoszómák hagyományos mikroszkóppal nem láthatók. Mintha nem is léteznének. Az elektronikuson jól látszik, hogy még mindig itt vannak, nem tűntek el, de olyan vékonyak, hogy nagyon erős növekedés nélkül nem észrevehetők. Azt mondják, hogy tevékenységüknek ebben a fázisában a kromoszómák "lámpakeféknek" tűnnek. Valóban, kicsit olyanok, mint az egykor a petróleumlámpák üvegének tisztítására használt fodrok.

A két osztódás között eltöltött tíz-húsz órás relatív pihenés során a kromoszómáknak elegendő időt kell hagyniuk arra, hogy a bennük lévő gén, az összes DNS-molekula teljes másolatával szintetizálják megfelelőiket.

Amint az ikrek készen állnak, a hosszú kromoszómaszálak (az eredetiek és azok másolatai) szoros spirálokká kezdenek felkunkorodni. És ezek másodrendű spirálba vannak csavarva. Ennek a csavarnak a jelentése teljesen világos. Eddig a kromoszómák összegabalyodott labdában feküdtek, és valószínűleg nem lenne könnyű őket a sejt különböző pólusai mentén kifeszíteni. Most azonban minden kromoszóma egy hélixbe csavart hélix, egy nagyon kompakt és könnyen szállítható "poggyász".

Az emberi sejt teljes DNS-e egy szálba feszítve körülbelül egy méter hosszú, és ez a szál kettős tekercsben 46 kromoszómába illeszkedik, amelyek mindegyike csak néhány mikron hosszú.

Tehát az osztódás előtt a kromoszómák kompakt "csomagokba" csomagolják magukat. Erre a pillanatra, amit a sejtosztódásban profázisnak neveznek, a sejtmag héja feloldódik, és az általunk már ismert centriolok, ill. A centroszómák a sejt ellentétes pólusaira mozognak. Az úgynevezett mitotikus apparátus vagy orsó szálai az egyes kromoszómákat az egyik pólushoz kötik.

A kromoszómák ezután párban sorakoznak (az eredeti a másolatával egymás mellett) a sejt egyenlítője mentén, mint táncosok a bálon. Az osztódásnak ezt a szakaszát metafázisnak nevezik.

Ezután a párosított kromoszómák mindegyike a pólusához rohan. A partnerek örökre elválnak, mert a partíció hamarosan két újra osztja a régi cellát az Egyenlítő mentén. Az a benyomás, hogy a centriolok marionettként húzzák maguk felé a kromoszómákat a húroknál fogva.

Valójában a kromoszómák úgy néznek ki, mint bármely hajlékony test, amikor egy húr áthúzza a folyadékon.

A hely, ahová húzzák, mindig ugyanaz minden kromoszómánál. Kinetochore-nak vagy centromérának hívják. Az, hogy a kromoszómán hol található a kinetochore, gyakran meghatározza annak alakját. Ha a kinetochore középen van, akkor a kromoszóma, amikor a mitózis során egy fonal meghúzza, félbe hajlik, és hasonlóvá válik a latin „öt” számhoz (V). Ha a kinetochore a kromoszóma legvégén van, akkor a latin „iot” (J) betűhöz hasonlóan meghajlik.

Egy időben úgy gondolták, hogy a mitotikus apparátus szálai egyfajta sínek voltak, amelyek mentén a kromoszómák a pólusok felé gördülnek. Aztán úgy döntöttek, hogy ezek inkább vékony gumiszalagok, miniatűr izmok, amelyek összehúzódásukkor a pólusokhoz húzzák kromoszómaterhelésüket. De aztán összehúzódás közben a szálak megvastagodtak, "elvékonyodtak" a hosszabbítás során. Ez azonban nem történik meg. Rövidítve és meghosszabbodva nem válnak vastagabbá vagy vékonyabbá.

Úgy tűnik, a cella orsójának mechanikája más. Egyes tudósok szerint a szálak talán azért rövidültek meg, mert az őket alkotó molekulák egy része kikerült a játékból, vagyis a szálakból. És a molekulák egy lineáris irányban történő hozzáadása a szálak megnyúlásához vezet.

Így vagy úgy, a kromoszómák a sejt közepétől a pólusaiig körülbelül egy mikron/perc sebességgel húzódnak. Ettől kezdve a mitózis az anafázisnak nevezett szakaszba lép.

Az anafázist a telofázis követi. A kromoszómaspirálok feloldódnak. Ismét a "lámpakefék" jönnek szóba. A fonalszerű kromoszómák gubancát magmembránok nőtték be: most két ikermag van a sejtben. A gyűrűszűkület hamarosan kettéosztja. Mindegyik fél megkapja a magját.

A sejtosztódás a centriolok megkettőződésével ér véget. Négyen voltak – mindegyik rúdon kettő. A sejt kettészakadt, és mindegyik fele csak két centriolát tartalmazott.

Az elektronmikroszkóp képernyőjén a centriolok csövekből készült üreges hengereknek tűnnek. A centriolák mindig derékszögben helyezkednek el egymással. Ezért az egyiket mindig keresztmetszetben, a másikat hosszmetszetben látjuk.

A telofázisban mindegyik centriolából kis centriól rügyek keletkeznek - egy sűrű hengeres test. Gyorsan növekszik, és most négy centriol van a sejtben.

Mitózissal két sejtet nyernek ki egy, a kromoszómájukban rejtett öröklődésben teljesen azonos sejtből (ha egyikük sem mutált).

Általában a mitózis egy vagy két óráig tart. A mitózisok nagyon ritkák az idegszövetekben. De a csontvelőben, ahol másodpercenként 10 millió vörösvérsejt születik, másodpercenként 10 millió mitózis következik be!

Most, mielőtt a sejtosztódás második típusáról – a meiózisról – beszélnénk, be kell vezetnünk néhány új kifejezést.

A test normál szomatikus (más szóval nem szexuális, hanem közönséges) sejtjének magjába zárt kromoszómák halmazát a genetika kettős - diploidnak nevezi. Emberben a diploid kromoszómakészlet 46. Ez a 46 kromoszóma megjelenésében és méretében könnyen felosztható azonos párokra (csak egy pár partnerei – az „x” és „y” nemi kromoszómák – nem egyformák. erről később).

Haploidnak vagy közönségesnek nevezzük azokat a kromoszómákat, amelyekben minden párból csak egy partner van jelen. Minden csírasejt vagy ivarsejt haploid kromoszómakészletet tartalmaz. (Ez azt jelenti, hogy az emberi spermiumnak és petesejtnek csak huszonhárom kromoszómája van.) Ellenkező esetben a petesejt megtermékenyítésekor, amikor az anyai és az apai ivarsejtek egyesülnek, a normál kromoszómák kétszeresével rendelkező zigótát kapnák.

A meiózist, amely megelőzi a spermiumok és petesejtek képződését, úgy tervezték, hogy az ivarsejteket feleannyi haploid kromoszómával ruházza fel. És amikor az ivarsejtek egyesülnek, a zigótának már normális diploid kromoszómája lesz. Fele anyától, fele apától.

Most már világos, hogy miért párosul a zigótában az összes kromoszóma?

Végül is minden anyai kromoszóma pontosan ugyanannak az apai kromoszómának felel meg alakjában, méretében és az örökletes információ természetében. A páros kromoszómákat homológnak nevezzük.

A meiózis azzal a ténnyel kezdődik, hogy az azonos típusú kromoszómák konfigurációjában párosodnak és konjugálódnak. Ezután minden pár kromoszómája létrehozza a maga ikertestvérét a protoplazmában oldott anyagokból. Mint a mitózisban.

Most az azonos típusú kromoszómák már nem kettőből, hanem négyből állnak. Négyesek vagy tetradák, szorosan egymásba tapadva, sorakoznak a sejt egyenlítője mentén. Az orsó menetei ismét párokra választják a négyeseket, és különböző pólusokra húzzák szét őket.

A sejt kettéosztódik, majd újra osztódik, de most egy másik síkban, merőlegesen az elsőre. Ezúttal a kromoszómák nem duplázódnak meg. Az egyenlítő mentén sorakozó párok egyenként eltérnek a cella különböző végeiig.

Mindegyik póluson feleannyiak, mint a mitózis alatt vagy a meiózis első fázisában. Ezért ha egy sejt kettészakad, a belőle születő két új ivarsejt haploid számú kromoszómát kap. Mivel a meiózis első fázisában egy sejtből két diploid sejt születik, a második fázis végén négy ivarsejttel rendelkezünk. És mindegyikben, ismétlem, a kromoszómák haploid száma. Ha ezek emberi ivarsejtek, akkor huszonhárom kromoszómájuk lesz. És amikor a megtermékenyítés során egy zigótává egyesülnek, negyvenhat kromoszóma lesz benne.

A zigóta emberi embriót hoz létre, amelynek minden sejtje 46 kromoszómával rendelkezik.

A meiózisban a sejtosztódás mechanikája - a páros kromoszómák különböző ivarsejtjeiben való eltérés, amelyek mindegyike saját leszármazással rendelkezik akár az apától, akár az anyától - megmagyarázza a Gregor Mendel és más genetikusok által felfedezett öröklődés és változékonyság számos törvényét.

Lengyel tudósok a közelmúltban kiváló filmet készítettek a mitózisról time-lapse fotózással. A képernyőn a mitózis összes fázisa több százszorosára gyorsul. A valóságban a kromoszómák osztódás közbeni mozgása sokkal lassabban megy végbe. Láttam ezt a filmet, és jobban lenyűgözött, mint a legjobb játékfilmek közül.

Szokatlan szereplői vannak - kromoszómák. Összefolynak, szétoszlanak, felsorakoznak és szétszóródnak különböző irányokba, mint a táncosok egy bálon, akik egy régi tánc összetett lépéseit adják elő. Möller amerikai biológus, a sugárzásgenetika megalapítója a kromoszómák táncát nevezte különös mozgásuknak a sejtosztódás során.

Testünkben másodpercenként több millió mitózis játszódik le! És több száz millió élettelen, de nagyon fegyelmezett kis balerina adják elő a föld legrégebbi táncát. Az élet tánca. Az ilyen táncokban a test sejtjei feltöltik soraikat. És növekedünk és létezünk.

Az öröklődés és az élet minden jelensége a kromoszómák és a sejt különböző pólusai közötti koordinált eltérésén alapul. Végül is minden kromoszóma óriási nukleinsavak és fehérjék összetett kombinációja. A nukleinsavak pedig nagyon sok örökletes egységet – gént – hordoznak, vagyis mindennek a lényegét, ami a Földön létezik.

http://nplit.ru "NPLit.ru: Young Explorer's Library"