Мейоза: фази и характеристики

Мейозата е специализирана форма на клетъчно делене, която произвежда редуциращи клетки като сперма, яйца или спори на растения и гъби.

Всички клетки произхождат от други клетки от механизма на клетъчното делене. Обикновено този процес изисква стволовите клетки да бъдат разделени на две или повече "дъщерни клетки". По този начин, майчината клетка предава генетичната информация на следващото поколение.

В деветте етапа на мейозата родителската клетка се дели на две клетки и след това отново се разделя, за да се получат общо четири клетки, които съдържат половината от първоначалното количество на генетичния материал.

При хората те са сперматозоиди при мъжете и яйца при жени, известни също като гамети или репродуктивни клетки.

По време на този процес гените са "смесени" и броят на хромозомите остава в средата, в резултат на което се получават четири генетично уникални клетки или гамети, като половината от броя на хромозомите е тази на майчината клетка.

Мейозата е различна от митозата. При митоза клетките на организма се разделят, за да произведат идентични клетки с цел да се ремонтират или заменят увредените клетки. Например, кожните клетки се разделят на други кожни клетки.

Въпреки това, при мейозата целта е да се създадат сексуални клетки или гамети, които са различни, тъй като те имат уникален генетичен материал.

Сперматозоидите и яйцата са различни от всяка друга клетка в тялото, тъй като те имат половината от хромозоми или генетичен материал.

Нормалната клетка на човешкото тяло има 46 хромозоми, а гамета има 23 хромозоми. Когато яйцеклетката и сперматозоидите се присъединят към сексуално размножаване, всеки гамета допринася за 23 хромозоми и 46 за получаване на генетичен материал от по-късния ембрион.

Фази / етапи на мейоза

Процесът на мейозата се състои от две клетъчни деления, една последвана от друга. Ето защо се казва, че има мейоза I и мейоза II. Втората мейоза се извършва само в диплоидните клетки, за да се получат само хаплоидни клетки.

Въпреки това, етапите на клетъчно деление, които протичат по време на мейоза I и II, са същите: профаза, метафаза, анафаза и телофаза. Тези етапи са описани по-долу (M, 2015).

Мейоза I

Профаза I : По време на този етап генетичният материал може лесно да се види в ядрото на клетката, кондензирайки се и приемайки формата на диплоидна хромозома. Тук хромозомите, които са свързани заедно, извършват генетична рекомбинация.

Също така, клетъчната мембрана изчезва. Появяват се протеинови микротубули и се придвижват към полюсите или краищата на клетката, позволявайки обмен на части от ДНК нишки и нов генетичен материал, който преди това не съществуваше.

Процесът на комбинация и обмен между частите на ДНК вътре в клетката позволява да се дадат нови и различни генетични комбинации и всяка клетка в края на мейозния процес да има уникален състав.

Метафаза I : Хромозомите вътре в клетката са насочени симетрично към полюсите на клетката. В екваториалната зона или центъра на клетката се появява линия. Именно в тази линия ще се осъществи процесът на клетъчно делене.

Анафаза I : Това е третият етап, който се осъществява по време на мейозния процес. По време на този етап двойките хомоложни хромозоми са разположени в противоположни полюси на клетъчната цитоплазма. На този етап броят на хромозомите се намалява наполовина във всяка клетка. От друга страна, разделителната линия в центъра на клетката става ясно изразена талия. Тук процесът на разделение е почти завършен.

Телофаза I : Това е последният етап, който се осъществява по време на процеса на мейозата I, където стволовата клетка завършва разделянето си, което води до две дъщерни клетки. Клетъчната мембрана се появява отново във всяка от получените клетки.

По време на телофазата всяка от дъщерните клетки има необходимия генетичен материал и просто да бъде независим. По същия начин, след като процесът на клетъчния дял достигне този етап, се дава състоянието на функцията, където ще започне вторият етап на мейозния процес.

Мейоза II

След приключване на първото мейотично разделение, отново се осъществява кратък интерфейс и получените клетки преминават през нов процес, известен като мейоза II.

По време на този втори етап на мейоза процесът на репликация на генетичния материал или ДНК не се осъществява, но фазите на клетъчното делене са еднакви.

Профаза II : Генетичният материал или хроматинът отново се кондензират и хромозомите отново се появяват във видима форма. Всяка хромозома се състои от две хроматиди, свързани заедно с центромер (точка на връзка между хроматидите). Митотичното вретено и разделителната линия се появяват отново и клетъчната мембрана изчезва.

Метафаза II : Хромозомите вътре в клетката са подредени в центъра на клетката, разположена на екваториалната й линия. Оттам те се изтеглят чрез митотични вретена или микротубули до краищата или полюсите на клетката.

Анафаза II : Всяка хроматида се отделя от центромерата и се измества към един от полюсите на клетката. Всеки полюс на клетката трябва да има същия брой хроматиди.

Телофаза II : По време на този етап всяка дъщерна клетка приключва процеса на разделяне, оставяйки равен брой хаплоидни хроматиди. Тук клетъчната мембрана се връща към формата и отново се появява хроматин. Разделянето на цитоплазмата на клетката се осъществява чрез нов процес на цитокинеза, подобен на този, който се осъществява през първия етап на мейотичното разделение.

В края на този процес на мейотично разделяне трябва да се произвеждат четири дъщерни клетки, като всяка от тях съдържа същото количество генетичен материал, съставен от половината от нишките на ДНК, присъстващи в началото на процеса на клетъчно делене. (Образователен, 2016).

Характеристики на мейозата

За разлика от процеса на митоза, където дъщерните клетки имат диплоидни набори от хромозоми, по време на процеса на мейоза всяка получена клетка най-накрая има само един набор от хаплоидни хромозоми, т.е.

По този начин, по време на първото клетъчно делене, хромозомите, които се намират в ядрото на клетката, имат две хроматиди или единици от пълни хромозоми, които ще преминат напълно (без деления) и в еднакво количество с дъщерните клетки.

По този начин, по време на втория етап на мейотичното разделяне, получените клетки ще се разделят отново, също разделяйки диплоидната структура от хромозомите, и водят до производството на хаплоидни клетки.

Това явление се случва в половите клетки или гамети, тъй като те ще бъдат съчетани по време на репродуктивния процес на оплождане, по време на който хромозомите ще станат диплоидни, след като яйцеклетката и сперматозоидите се съберат.

Друга важна характеристика на мейозата е, че тя се осъществява само в организмите, където се осъществява процесът на сексуално размножаване.

По този начин мейозата е известна и като гаметогенеза, тъй като това е процесът, чрез който се произвеждат гамети, така че по-късно те могат да участват в репродуктивния процес.

гаметогенезата

Гаметогенезата е процесът, чрез който диплоидни клетки (тези, които представят пълен брой хромозоми според характеристиките на вида) преминават през процес на клетъчно делене или мейоза с цел производство на хаплоидни клетки (тези, които имат половината от броя на хромозомите, типични за вида). Тези хаплоидни клетки са известни като гамети.

Гаметите са уникален и специализиран тип клетки, които играят основна роля в репродуктивния процес.

В случая на мъжкия гаметогенеза, мейозният процес е известен като сперматогенеза, тъй като сперматозоидите се произвеждат по време на този процес.

В случая с жените този процес е известен като оогенеза, тъй като по време на него се произвеждат ооцити (Handel, 1998).

Значението на мейозата

Благодарение на мейозата е възможен увековечаването на вида. Благодарение на този процес на клетъчно делене се получават необходимите по време на репродуктивния процес гамети (яйцеклетки и сперматозоиди).

От друга страна, благодарение на процеса на генетична рекомбинация, която се осъществява по време на мейозата, е възможно да има генетична променливост между членовете на един и същи вид.

Тази генетична рекомбинация прави възможно пермутацията на определени характеристики, съдържащи се в ДНК на индивидите под формата на малки парченца или хроматиди.

Този процес на генетична пермутация се извършва случайно и разпределението на генетичните характеристики е рандомизирано.

Това позволява голяма вариабилност в характеристиките, които индивидите от един и същи вид могат да наследят (Benavente & Volff, 2009).

Различия между мейозата и митозата

Въпреки че и мейозата и митозата са процеси на клетъчно делене, които протичат във всички многоклетъчни организми, те имат различни характеристики. Някои от тези характеристики са изброени по-долу:

- По време на митозата майчината клетка се разделя на две дъщерни клетки, докато при мейозата се разделя на четири.

- Митоза се случва в асексуалните организми, от друга страна, мейозата се среща само в организми с полово размножаване.

- По време на митоза, дъщерните клетки имат същия брой хромозоми като майчината клетка, противно на мейозата, където дъщерните клетки имат само половината от хромозомите в клетката майка.

- Целта на митозата е да генерира клетки в многоклетъчни организми и да допринесе за размножаването на едноклетъчни организми. От своя страна, целта на мейозата е да се създадат необходимите гамети за сексуално размножаване.