Cos'è la meiosi? Valore del processo biologico

La meiosi è a senso unico divisione cellulare. È associato alla formazione di gameti e quindi gioca un ruolo in riproduzione sessuale. Questo è un processo evolutivo importante che consente agli organismi di creare popolazioni diverse in risposta ai cambiamenti ambientali. Senza comprendere il significato della meiosi, è impossibile studiare ulteriormente tali sezioni della biologia come selezione, genetica ed ecologia.

Cos'è la meiosi

Questo metodo di divisione è caratteristico della formazione di gameti in animali, piante e funghi. Come risultato della meiosi, si formano delle cellule che possiedono un insieme aploide di cromosomi, chiamati anche cellule germinali.

A differenza di un'altra variante della moltiplicazione delle cellule - la mitosi, in cui il numero di cromosomi degli individui figlie è caratteristico della madre, durante la meiosi il numero di cromosomi si dimezza. Ciò avviene in due fasi: meiosi 1 e meiosi 2. La prima parte del processo è simile alla mitosi - prima che ci sia un raddoppiamento del DNA, un aumento del numero di cromosomi. Questo è seguito da una divisione di riduzione. Il risultato è la formazione di cellule con aploide (e non diploide) set di cromosomi.

Concetti di base

Per capire quale sia la meiosi, è necessario ricordare le definizioni di alcuni concetti per non tornare più tardi.

• Un cromosoma è una struttura nel nucleo cellulare che ha una natura nucleoproteica e concentra la maggior parte delle informazioni ereditarie.
• Le cellule somatiche e sessuali sono le cellule del corpo che hanno un diverso set di cromosomi. Normale (esclusi i poliploidi) cellule somatiche diploide (2n) e aploide sessuale (n). Quando due cellule sessuali si fondono, si forma una cellula somatica completa.
• Il centromero è una regione cromosomica responsabile per l'espressione dei geni e dei cromatidi leganti tra loro.
• Telomeri - sezioni terminali dei cromosomi, svolgono una funzione protettiva.
• La mitosi è un metodo per dividere le cellule somatiche, creando copie identiche a loro nel processo.
• Euchromatin e eterocromatina - siti di cromatina nel nucleo. Il primo preserva lo stato despiralizzato, il secondo è a spirale.

Fasi del processo

La meiosi cellulare consiste in due divisioni successive.

La prima divisione. Nel periodo della profase 1, i cromosomi possono essere esaminati anche con un microscopio ottico. La struttura del doppio cromosoma consiste di due cromatidi e centromeri. L'elicicizzazione si verifica e, di conseguenza, l'accorciamento dei cromatidi nel cromosoma. La meiosi inizia con metafase 1. I cromosomi omologhi si trovano nel piano equatoriale della cellula. Questo è chiamato allineamento dei tetradi (bivalenti) del cromatide al cromatide. A questo punto, i processi di coniugazione e crossing-over si verificano, sono descritti di seguito. Quando queste azioni sono spesso i telomeri si intersecano e si sovrappongono. Il guscio del nucleo inizia a disintegrarsi, il nucleolo scompare e i fili del fuso di divisione diventano visibili. Nel periodo di anafase 1, interi cromosomi costituiti da due cromatidi, partono ai poli, e in modo casuale.

Come risultato della prima divisione nella fase di telofase 1, si formano due cellule con un singolo set di DNA (a differenza della mitosi, le cui cellule diploidi figlia). L'interfase è breve perché non richiede il raddoppio del DNA.

Nella seconda divisione dello stadio di metafase 2, un cromosoma (di due cromatidi) parte alla parte equatoriale della cellula formando una piastra metafase. Il centromero di ciascun cromosoma è diviso, i cromatidi divergono verso i poli. Nella fase di telofase di questa divisione, si formano due cellule, contenenti un insieme aploide di cromosomi. Arriva già l'interfase normale.

Coniugazione e Crossover

La coniugazione è il processo di fusione di cromosomi omologhi e l'incrocio è lo scambio delle corrispondenti sezioni di cromosomi omologhi (inizia nella profase della prima divisione, termina in metafase 1 o in anafase 1 quando i cromosomi divergono). Questi sono due processi adiacenti che sono coinvolti nella ricombinazione aggiuntiva di materiale genetico. Pertanto, i cromosomi nelle cellule aploidi non sono simili a quelli della madre, ma esistono già con sostituzioni.

Varietà di gameti

I gameti formati nel processo di meiosi non sono omologhi l'uno con l'altro. I cromosomi divergono in cellule figlie indipendentemente l'una dall'altra, quindi possono portare una varietà di alleli alla prole futura. Considera il problema classico più semplice: definiamo i tipi di gameti formati nell'organismo parentale in base a due semplici caratteristiche. Facciamo un genitore dagli occhi scuri e dai capelli scuri che è eterozigote per queste caratteristiche. La formula dell'allele che la caratterizza sarà simile a AaBb. Le cellule sessuali avranno la seguente forma: AB, Ab, aB, ab. Cioè, quattro tipi. Naturalmente, il numero di alleli in un organismo vivente con molti segni sarà molte volte più alto, il che significa che ci saranno molte più varianti dei gameti. Questi processi sono esaltati dalla coniugazione e dal crossing-over che si verificano nel processo di divisione.

Ci sono errori nelle discrepanze di replica e cromosoma. Ciò porta alla formazione di gameti difettosi. Normalmente, tali cellule devono subire l'apoptosi (morte cellulare), ma a volte si fondono con un'altra cellula germinale, formando un nuovo organismo. Ad esempio, in questo modo La malattia di Down nell'uomo, associato a un cromosoma in più.

Va detto che le cellule germinali formate in diversi organismi subiscono un ulteriore sviluppo. Ad esempio, una persona da una cellula madre produce quattro spermatozoi equivalenti - come nella meiosi classica, ciò che è una cellula uovo - per scoprirlo è un po 'più difficile. Una cellula uovo e tre corpi di riduzione sono formati da quattro cellule potenzialmente identiche.

Meiosi: significato biologico

Perché, nel processo di meiosi, il numero di cromosomi nella cellula diminuisce, è chiaro: se questo meccanismo non esistesse, allora la fusione di due cellule germinali determinerebbe un aumento costante dell'insieme cromosomico. A causa della divisione di riduzione, nel processo di riproduzione, una cellula diploide completa emerge dalla fusione di due gameti. Quindi, la costanza della specie, la stabilità del suo set cromosomico.

Metà del DNA dell'organismo figlia conterrà la materna e metà dell'informazione genetica paterna.

I meccanismi della meiosi sono alla base della sterilità degli ibridi interspecifici. A causa del fatto che i cromosomi di due specie si trovano nelle cellule di tali organismi, non possono entrare nella coniugazione nel processo della metafase 1 e il processo di formazione delle cellule germinali viene interrotto. Gli ibridi fertili sono possibili solo tra specie strettamente correlate. Nel caso di organismi poliploidi (ad esempio, molte piante agricole) in cellule con un insieme uniforme di cromosomi (octoploidi, tetraploidi), i cromosomi divergono come nel caso della meiosi classica. Nel caso dei triploidi, i cromatidi sono formati in modo non uniforme, il rischio di ottenere gameti difettosi è alto. Queste piante si propagano vegetativamente.

Quindi, capire cos'è la meiosi è una questione fondamentale della biologia. I processi di riproduzione sessuale, l'accumulo di mutazioni casuali e il trasferimento della loro prole sono alla base della variabilità ereditaria e della selezione incerta. La selezione moderna si basa su questi meccanismi.

Opzioni di meiosi

La variante considerata della divisione nella meiosi è caratteristica principalmente per quelli multicellulari. Il meccanismo più semplice sembra un po 'diverso. Nel corso di essa, una divisione meiotica procede, rispettivamente, alla fase di attraversamento. Un tale meccanismo è considerato più primitivo. È servito come base per la divisione delle cellule aploidi di animali moderni, piante, funghi, che si verificano in due fasi e che forniscono una migliore ricombinazione del materiale genetico.

Differenze di meiosi da mitosi

Riassumendo le differenze tra questi due tipi di divisione, è necessario notare la pleidia delle cellule figlie. Se durante la mitosi la quantità di DNA, i cromosomi in entrambe le generazioni sono uguali - diploide, allora le cellule aploidi si formano nella meiosi. In questo caso, come risultato del primo processo, si formano due, e come risultato del secondo - quattro celle. Non c'è passaggio nella mitosi. Anche il significato biologico di queste divisioni varia. Se l'obiettivo della meiosi è la formazione di cellule germinali e il loro successivo drenaggio in diversi organismi, cioè la ricombinazione di materiale genetico nelle generazioni, l'obiettivo della mitosi è quello di mantenere la stabilità dei tessuti e l'integrità dell'organismo.