Bunkové delenie meiózou prebieha v dvoch hlavných štádiách: meióza I a meióza II. Na konci meiotického procesu sa vytvoria štyri. Predtým, ako deliaca bunka vstúpi do meiózy, prechádza obdobím nazývaným interfáza.
Medzifáza
- Fáza G1:štádium bunkového vývoja pred syntézou DNA. V tomto štádiu bunka, ktorá sa pripravuje na delenie, zväčšuje hmotnosť.
- S-fáza: obdobie, počas ktorého sa syntetizuje DNA. Pre väčšinu buniek trvá táto fáza krátky čas.
- Fáza G2: obdobie po syntéze DNA, ale pred začiatkom profázy. Bunka pokračuje v syntéze ďalších proteínov a zväčšuje sa.
V poslednej fáze interfázy má bunka ešte jadierka. obklopený jadrovou membránou a bunkové chromozómy sú duplikované, ale sú vo forme. Dva páry vytvorené replikáciou jedného páru sa nachádzajú mimo jadra. Na konci interfázy bunka vstupuje do prvého štádia meiózy.
Meióza I:
Profáza I
V profáze I meiózy dochádza k nasledujúcim zmenám:
- Chromozómy kondenzujú a pripájajú sa k jadrovému obalu.
- Nastáva synapsia (párová konvergencia homológnych chromozómov) a vzniká tetráda. Každá tetráda pozostáva zo štyroch chromatidov.
- Môže dôjsť k genetickej rekombinácii.
- Chromozómy kondenzujú a oddeľujú sa od jadrového obalu.
- Podobne centrioly migrujú od seba a jadrový obal a jadrá sú zničené.
- Chromozómy začnú migrovať na metafázovú (ekvatoriálnu) platňu.
Na konci profázy I bunka vstúpi do metafázy I.
Metafáza I
V metafáze I meiózy dochádza k nasledujúcim zmenám:
- Tetrady sú zarovnané na metafázovej platni.
- homológne chromozómy sú orientované na opačné póly bunky.
Na konci metafázy I bunka vstúpi do anafázy I.
Anafáza I
V anafáze I meiózy dochádza k nasledujúcim zmenám:
- Chromozómy sa presúvajú na opačné konce bunky. Podobne ako mitóza, kinetochory interagujú s mikrotubulmi, aby posunuli chromozómy k pólom bunky.
- Na rozdiel od mitózy zostávajú spolu, keď sa presunú na opačné póly.
Na konci anafázy I bunka vstúpi do telofázy I.
Telofáza I
V telofáze I meiózy dochádza k nasledujúcim zmenám:
- Vretienkové vlákna pokračujú v presúvaní homológnych chromozómov k pólom.
- Po dokončení pohybu má každý pól bunky haploidný počet chromozómov.
- Vo väčšine prípadov prebieha cytokinéza (delenie) súčasne s telofázou I.
- Na konci telofázy I a cytokinézy sa vytvoria dve dcérske bunky, každá s polovičným počtom chromozómov oproti pôvodnej rodičovskej bunke.
- V závislosti od typu bunky sa pri príprave na meiózu II môžu vyskytnúť rôzne procesy. Genetický materiál sa však znova nereplikuje.
Na konci telofázy I bunka vstupuje do profázy II.
Meióza II:
Profáza II
V profáze II meiózy dochádza k nasledujúcim zmenám:
- Jadro a jadrá sú zničené, kým sa neobjaví štiepne vreteno.
- Chromozómy sa v tejto fáze už nereplikujú.
- Chromozómy začnú migrovať na metafázovú platňu II (na bunkovom rovníku).
Na konci profázy II bunky vstupujú do metafázy II.
Metafáza II
V metafáze II meiózy dochádza k nasledujúcim zmenám:
- Chromozómy sa zoradia na metafázovej platni II v strede buniek.
- Kinetochorové vlákna sesterských chromatidov sa rozchádzajú na opačné póly.
Na konci metafázy II bunky vstupujú do anafázy II.
Anafáza II
V anafáze II meiózy dochádza k nasledujúcim zmenám:
- Sesterské chromatidy sa oddelia a začnú sa presúvať na opačné konce (póly) bunky. Vretenové vlákna, ktoré nie sú spojené s chromatidami, sú natiahnuté a predlžujú bunky.
- Akonáhle sú spárované sesterské chromatidy od seba oddelené, každá z nich sa považuje za kompletný chromozóm, tzv.
- V rámci prípravy na ďalšie štádium meiózy sa dva póly buniek od seba vzdialia aj počas anafázy II. Na konci anafázy II obsahuje každý pól kompletnú kompiláciu chromozómov.
Po anafáze II bunky vstupujú do telofázy II.
Telofáza II
V telofáze II meiózy dochádza k nasledujúcim zmenám:
- Na opačných póloch sa tvoria samostatné jadrá.
- Dochádza k cytokinéze (rozdelenie cytoplazmy a tvorba nových buniek).
- Na konci meiózy II sa vytvoria štyri dcérske bunky. Každá bunka má polovičný počet chromozómov ako pôvodná rodičovská bunka.
výsledok meiózy
Konečným výsledkom meiózy je produkcia štyroch dcérskych buniek. Tieto bunky majú o dva chromozómy menej ako rodičovské bunky. Počas meiózy sa produkujú iba pohlavné bunky. Iné sa delia mitózou. Keď sa pohlavné orgány pri oplodnení spoja, stanú sa. Diploidné bunky majú kompletnú sadu homológnych chromozómov.
meióza je spôsob delenia buniek u eukaryotov, pri ktorom vznikajú haploidné bunky. Meióza sa líši od mitózy, ktorá produkuje diploidné bunky.
Okrem toho meióza prebieha v dvoch po sebe nasledujúcich deleniach, ktoré sa nazývajú prvé (meióza I) a druhé (meióza II). Už po prvom delení obsahujú bunky jeden, teda haploidný súbor chromozómov. Preto sa prvé delenie často nazýva zníženie. Aj keď niekedy sa v súvislosti s celou meiózou používa pojem „redukčné delenie“.
Druhá divízia je tzv rovnicové a podobným mechanizmom ako mitóza. V meióze II sa sesterské chromatidy rozchádzajú k pólom bunky.
Meióze, podobne ako mitóze, predchádza v interfáze syntéza DNA – replikácia, po ktorej sa už každý chromozóm skladá z dvoch chromatidov, ktoré sa nazývajú sesterské chromatidy. Medzi prvým a druhým delením nedochádza k syntéze DNA.
Ak sa v dôsledku mitózy vytvoria dve bunky, potom v dôsledku meiózy - 4. Ak však telo produkuje vajíčka, zostáva len jedna bunka, ktorá má v sebe koncentrované živiny.
Množstvo DNA pred prvým delením sa zvyčajne označuje ako 2n 4c. Tu n označuje chromozómy, c označuje chromatidy. To znamená, že každý chromozóm má homológny pár (2n), zároveň sa každý chromozóm skladá z dvoch chromatidov. Vzhľadom na prítomnosť homológneho chromozómu sa získajú štyri chromatidy (4c).
Po prvom a pred druhým delením sa množstvo DNA v každej z dvoch dcérskych buniek zníži na 1n 2c. To znamená, že homológne chromozómy sa rozchádzajú do rôznych buniek, ale naďalej pozostávajú z dvoch chromatidov.
Po druhom delení sa vytvoria štyri bunky so sadou 1n 1c, t.j. každá obsahuje len jeden chromozóm z páru homológnych a skladá sa len z jednej chromatidy.
Nasledujúce je Detailný popis prvé a druhé meiotické delenie. Označenie fáz je rovnaké ako pri mitóze: profáza, metafáza, anafáza, telofáza. Avšak procesy prebiehajúce v týchto fázach, najmä v profáze I, sú trochu odlišné.
Meióza I
Profáza I
Toto je zvyčajne najdlhšia a najkomplexnejšia fáza meiózy. Trvá to oveľa dlhšie ako pri mitóze. Je to spôsobené tým, že v tomto čase sa homológne chromozómy k sebe približujú a vymieňajú si segmenty DNA (dochádza ku konjugácii a kríženiu).
Konjugácia- proces spájania homológnych chromozómov. Prejsť- výmena identických oblastí medzi homológnymi chromozómami. Nesesterské chromatidy homológnych chromozómov si môžu vymieňať ekvivalentné oblasti. Na miestach, kde k takejto výmene dochádza, tzv chiasma.
Párové homológne chromozómy sa nazývajú bivalenty, alebo tetrády. Komunikácia je udržiavaná až do anafázy I a je poskytovaná centromérom medzi sesterskými chromatidami a chiazmatami medzi nesesterskými chromatidami.
V profáze sa chromozómy špiralizujú, takže na konci fázy získajú chromozómy svoj charakteristický tvar a veľkosť.
V neskorších štádiách profázy I sa jadrový obal rozpadne na vezikuly a jadierka zaniknú. Začína sa formovať meiotické vreteno. Vytvárajú sa tri typy vretenových mikrotubulov. Niektoré sú pripojené k kinetochórom, iné k tubulom rastúcim z opačného pólu (štruktúra funguje ako rozpery). Ďalšie tvoria hviezdicovú štruktúru a sú pripevnené ku kostre membrány, pričom plnia funkciu podpory.
Centrozómy s centrioly sa rozchádzajú smerom k pólom. Mikrotubuly sú zavedené do oblasti bývalého jadra, pripojené ku kinetochórom umiestneným v oblasti centroméry chromozómov. V tomto prípade sa kinetochory sesterských chromatidov spájajú a pôsobia ako jeden celok, čo umožňuje, aby sa chromatidy jedného chromozómu neoddeľovali a následne sa spoločne presunuli k jednému z pólov bunky.
Metafáza I
Nakoniec sa vytvorí štiepne vreteno. Páry homológnych chromozómov sa nachádzajú v rovine rovníka. Sú zoradené oproti sebe pozdĺž rovníka bunky tak, že rovníková rovina je medzi pármi homológnych chromozómov.
Anafáza I
Homológne chromozómy sa oddeľujú a rozchádzajú sa do rôznych pólov bunky. V dôsledku kríženia, ku ktorému došlo počas profázy, ich chromatidy už nie sú navzájom identické.
Telofáza I
Jadrá sú obnovené. Chromozómy sa despiralizujú na tenký chromatín. Bunka je rozdelená na dve časti. U zvierat invagináciou membrány. Rastliny majú bunkovú stenu.
Meióza II
Interfáza medzi dvoma meiotickými deleniami sa nazýva interkinéza, je veľmi krátky. Na rozdiel od interfázy nedochádza k duplikácii DNA. V skutočnosti je už zdvojená, akurát každá z dvoch buniek obsahuje jeden z homológnych chromozómov. Meióza II sa vyskytuje súčasne v dvoch bunkách vytvorených po meióze I. Nižšie uvedený diagram ukazuje rozdelenie iba jednej bunky z dvoch.
Profáza II
Krátky. Jadrá a jadierka opäť zmiznú a chromatidy sa špirálovito rozvinú. Začína sa formovať vreteno.
Metafáza II
Ku každému chromozómu, ktorý pozostáva z dvoch chromatidov, sú pripojené dve vretienkové vlákna. Jeden závit z jedného pólu, druhý z druhého. Centroméry sa skladajú z dvoch samostatných kinetochórov. Metafázová doska je vytvorená v rovine kolmej na rovník metafázy I. To znamená, že ak sa rodičovská bunka v meióze I delila pozdĺž, teraz sa rozdelia dve bunky.
Anafáza II
Proteín, ktorý viaže sesterské chromatidy, sa oddelí a rozchádzajú sa na rôzne póly. Sesterské chromatidy sa teraz nazývajú sesterské chromozómy.
Telofáza II
Podobne ako telofáza I. Dochádza k despiralizácii chromozómov, zániku štiepneho vretienka, tvorbe jadierok a jadierok, cytokinéze.
Význam meiózy
V mnohobunkovom organizme sa meiózou delia iba zárodočné bunky. Preto je hlavným významom meiózy bezpečnosťmechanizmusapohlavné rozmnožovanie,ktorý zachováva stálosť počtu chromozómov v druhu.
Ďalším významom meiózy je rekombinácia genetickej informácie, ktorá sa vyskytuje v profáze I, teda kombinatívna variabilita. Nové kombinácie alel sa vytvárajú v dvoch prípadoch. 1. Keď dôjde k prekríženiu, t.j. nesesterské chromatidy homológnych chromozómov si vymenia miesta. 2. S nezávislou divergenciou chromozómov k pólom v oboch meiotických deleniach. Inými slovami, každý chromozóm môže byť v tej istej bunke v akejkoľvek kombinácii s inými nehomologickými chromozómami.
Už po meióze I obsahujú bunky odlišnú genetickú informáciu. Po druhom delení sa všetky štyri bunky od seba líšia. Toto je dôležitý rozdiel medzi meiózou a mitózou, pri ktorej sa tvoria geneticky identické bunky.
Kríženie a náhodná segregácia chromozómov a chromatidov v anafázach I a II vytvárajú nové kombinácie génov a sú jednoo príčinách dedičnej premenlivosti organizmovčo umožňuje evolúciu živých organizmov.
Druhé delenie meiózy podľa mechanizmu je typická mitóza. Stáva sa to rýchlo:
Profáza II vo všetkých organizmoch je krátka.
Ak prebehla telofáza I a interfáza II, potom sú jadierka a jadrové membrány zničené a chromatidy sa skracujú a hrubnú. Centrioly, ak sú prítomné, sa presúvajú k opačným pólom bunky. Vo všetkých prípadoch sa do konca profázy II objavia nové vretenové vlákna. Sú umiestnené v pravom uhle k meiotickému vretienku I.
Metafáza II. Rovnako ako v mitóze, chromozómy sú zoradené jednotlivo na rovníku vretena.
Anafáza II. Podobne ako mitotické: centroméry sa delia (deštrukcia kohezínov) a vlákna vretienka oddeľujú chromatidy na opačné póly.
Telofáza II. Prebieha rovnako ako telofáza mitózy, len s tým rozdielom, že vznikajú štyri haploidné dcérske bunky. Chromozómy sa odvíjajú, predlžujú a sú zle rozlíšiteľné. Závity vretena zmiznú. Okolo každého jadra sa opäť vytvorí jadrová membrána, no jadro teraz obsahuje polovičný počet chromozómov pôvodnej rodičovskej bunky. Následná cytokinéza produkuje štyri dcérske bunky z jednej rodičovskej bunky.
Predbežné výsledky:
Počas meiózy, ako výsledok dvoch po sebe nasledujúcich delení buniek po jednom cykle replikácie DNA, sa z jednej diploidnej bunky vytvoria štyri haploidné bunky.
Meióze dominuje profáza I, ktorá môže zaberať 90 % času. Počas tohto obdobia sa každý chromozóm skladá z dvoch blízko seba umiestnených sesterských chromatidov.
Kríženie (crossover) medzi chromozómami nastáva v štádiu pachyténu v profáze I, s tesnou konjugáciou každého páru homológnych chromozómov, čo vedie k vytvoreniu chiazmat, ktoré zachovávajú jednotu bivalentov až do anafázy I.
V dôsledku prvého delenia meiózy dostane každá dcérska bunka jeden chromozóm z každého páru homológov, ktoré v tom čase pozostávajú zo spojených sesterských chromatidov.
Potom, bez replikácie DNA, rýchlo prebieha druhé delenie, v ktorom každá sesterská chromatída vstupuje do samostatnej haploidnej bunky.
Porovnanie mitózy a meiózy I(meióza II je takmer totožná s mitózou)
| Etapa | Mitóza | Meióza I |
| Profáza | Homológne chromozómy sú izolované. Chiasmata sa netvoria. Crossover sa nevyskytuje | Homológne chromozómy sú konjugované. Vznikajú chiasmata. Prebieha prechod |
| metafáza | Chromozómy, každý z dvoch chromatidov, sú umiestnené na rovníku vretena | Bivalenty tvorené pármi homológnych chromozómov sa nachádzajú na rovníku vretienka |
| Anaphase | Centroméry sú rozdelené. Chromatidy sa oddelia. Divergentné chromatidy sú identické | Centroméry sa nedelia. Celé chromozómy segregujú (každý dve chromatidy) Segregované chromozómy a ich chromatidy nemusia byť identické v dôsledku kríženia |
| Telofáza | Ploidia dcérskych buniek sa rovná ploidii rodičovských buniek. U diploidov dcérske bunky obsahujú oba homológne chromozómy. | Ploidia dcérskych buniek je polovičná v porovnaní s rodičovskými bunkami. Dcérske bunky obsahujú iba jeden z každého páru homológnych chromozómov |
| Kde a kedy sa to deje | V haploidných, diploidných a polyploidných bunkách S tvorbou somatických buniek S tvorbou spór u niektorých húb a nižších rastlín. Počas tvorby gamét vo vyšších rastlinách | Len v diploidných a polyploidných bunkách V určitom štádiu životný cyklus organizmy so sexuálnym rozmnožovaním, napríklad počas gametogenézy u väčšiny zvierat a počas sporogenézy u vyšších rastlín. |
Význam meiózy:
1. Sexuálne rozmnožovanie. Meióza sa vyskytuje vo všetkých pohlavne sa rozmnožujúcich organizmoch. Počas oplodnenia sa jadrá dvoch gamét spoja. Každá gaméta obsahuje haploidnú (n) sadu chromozómov. V dôsledku splynutia gamét vzniká zygota obsahujúca diploidnú (2n) sadu chromozómov. V neprítomnosti meiózy by fúzia gamét zdvojnásobila počet chromozómov v každej nasledujúcej generácii, ktorá je výsledkom sexuálnej reprodukcie. Vo všetkých organizmoch so sexuálnym rozmnožovaním k tomu nedochádza kvôli existencii špeciálneho bunkového delenia, pri ktorom je diploidný počet chromozómov (2n) redukovaný na haploidný (n).
2. Genetická variabilita. Meióza tiež vytvára príležitosť pre vznik nových kombinácií génov v gamétach, čo vedie ku genetickým zmenám u potomkov vyplývajúcich z fúzie gamét. V procese meiózy sa to dosahuje dvoma spôsobmi, a to nezávislou distribúciou chromozómov počas prvého meiotického delenia a kríženia.
A) Nezávislá distribúcia chromozómov.
Nezávislá distribúcia znamená, že v anafáze I sú chromozómy, ktoré tvoria daný bivalent, distribuované nezávisle od chromozómov iných bivalentov. Tento proces je najlepšie vysvetlený na obrázku vpravo (čierne a biele pruhy zodpovedajú materským a otcovským chromozómom).
V metafáze I sú bivalenty náhodne umiestnené na rovníku vretena. Diagram ukazuje jednoduchú situáciu, v ktorej sú zapojené iba dva bivalenty, a preto je usporiadanie možné iba dvoma spôsobmi (v jednom z nich sú biele chromozómy orientované jedným smerom a v druhom v rôznych smeroch). Ako ďalšie číslo bivalenty, čím väčší je počet možných kombinácií, a teda aj vyššia variabilita. Počet variantov výsledných haploidných buniek je 2 x . Nezávislá distribúcia je základom jedného zo zákonov klasickej genetiky – druhého Mendelovho zákona.
B) Crossover.
V dôsledku tvorby chiazmat medzi chromatidami homologických chromozómov v profáze I dochádza k prekríženiu, ktoré vedie k vytvoreniu nových kombinácií génov v chromozómoch gamét.
Toto je znázornené na diagrame kríženia.
Takže stručne k tomu hlavnému:
Mitóza- ide o také delenie bunkového jadra, pri ktorom vznikajú dve dcérske jadrá obsahujúce sady chromozómov identické s tými, ktoré má rodičovská bunka. Zvyčajne sa hneď po rozdelení jadra delí celá bunka s vytvorením dvoch dcérskych buniek. Mitóza, po ktorej nasleduje bunkové delenie, vedie k zvýšeniu počtu buniek, čo zabezpečuje procesy rastu, regenerácie a bunkovej náhrady v eukaryotoch. V jednobunkových eukaryotoch slúži mitóza ako mechanizmus pre asexuálnu reprodukciu, čo vedie k zvýšeniu veľkosti populácie.
meióza je proces delenia bunkového jadra s tvorbou dcérskych jadier, z ktorých každé obsahuje o polovicu viac chromozómov ako pôvodné jadro. Meióza sa tiež nazýva redukčné delenie, pretože počet chromozómov v bunke klesá z diploidných (2n) na haploidné (n). Význam meiózy spočíva v tom, že u druhov so sexuálnym rozmnožovaním zabezpečuje zachovanie konštantného počtu chromozómov v niekoľkých generáciách. Meióza sa vyskytuje počas tvorby gamét u zvierat a spór v rastlinách. V dôsledku splynutia haploidných gamét počas oplodnenia sa obnoví diploidný počet chromozómov.
Iné varianty bunkového delenia.
delenie prokaryotických buniek.
Vzhľadom na mechanizmy mitózy a meiózy ako hlavných mechanizmov bunkového delenia by sme nemali zabúdať, že sú možné len u predstaviteľov eukaryotickej ríše, inak ostane rozsiahla Prokaryotická ríša mimo rámca našej pozornosti.
Neprítomnosť dobre vytvoreného jadra a tubulárnych organel (a teda štiepneho vretienka) ukazuje, že mechanizmy prokaryotického delenia sa musia zásadne líšiť od eukaryotických.
V prokaryotických bunkách je kruhová molekula DNA pripojená k plazmaléme v oblasti jedného z mezozómov (záhyby plazmatickej membrány). Je pripojený k miestu, kde začína obojsmerná replikácia (tzv pôvod replikácie DNA). Ihneď po začatí replikácie začína aktívny rast plazmalemy a dochádza k inkorporácii nového membránového materiálu v obmedzenom priestore plazmatickej membrány – medzi miestami pripojenia dvoch čiastočne replikovaných molekúl DNA.
Ako membrána rastie, replikované molekuly DNA sa postupne od seba vzďaľujú, mezozóm sa prehlbuje a oproti nemu sa kladie ďalší mezozóm. Keď sa replikované molekuly DNA konečne od seba vzdialia, mezozómy sa spoja a materská bunka sa rozdelí na dve dcérske bunky.
V prokaryotoch neexistuje žiadna sexuálna reprodukcia, preto neexistujú žiadne varianty delenia so znížením ploidie a všetka rozmanitosť metód delenia je redukovaná na znaky cytokinézy:
Pri rovnakom delení je cytokinéza jednotná a výsledné dcérske bunky majú podobnú veľkosť; toto je najbežnejší spôsob cytokinézy u prokaryotov;
Pri pučaní zdedí jedna z buniek b o väčšina cytoplazmy materskej bunky a druhá vyzerá ako malá oblička na povrchu veľkej (kým sa neoddelí). Takáto cytokinéza dala meno celej rodine prokaryotov - pučiace baktérie, hoci nielen oni sú schopní pučania.
Špeciálne varianty delenia eukaryotických buniek.