Meióze předchází mezifáze skládající se z fází G1, S a G2, které jsou téměř identické s fázemi předcházejícími mitóze. Fáze G1, která se také nazývá první mezerová fáze, je první fází mezifáze a je zaměřena na růst buněk. Fáze S je druhá fáze mezifáze, během níž se replikuje DNA chromozomů. A konečně, fáze G2, nazývaná také druhá mezera, je třetí a poslední fází mezifáze; v této fázi buňka prochází závěrečnými přípravami na meiózu.

Během duplikace DNA ve fázi S se každý chromozom replikuje za vzniku dvou identických kopií, nazývaných sesterské chromatidy, které jsou drženy pohromadě v centromere. Centrosomy, což jsou struktury, které organizují mikrotubuly meiotického vřetene, se také replikují. To připraví buňku na vstup do profázy I, první meiotické fáze.

Prophase I

Obrázek 1. Na začátku profáze I se homologní chromozomy spojily a vytvořily synapse. Chromozomy jsou pevně spojeny dohromady a v dokonalém vyrovnání proteinovou mřížkou v centromere.

Jak se začíná rozpadat jaderná obálka, proteiny spojené s homologními chromozomy přibližují pár ke každému jiný. (Připomeňme, že v mitóze se homologní chromozomy nespárují dohromady. V mitóze se homologní chromozomy seřazují od začátku ke konci, takže když se rozdělí, každá dceřiná buňka obdrží sesterskou chromatidu od obou členů homologního páru.) párování homologních chromozomů se nazývá synapsis. Při synapse jsou geny na chromatidech homologních chromozomů přesně vzájemně srovnány (obrázek 1). Synaptonemální komplex podporuje výměnu chromozomálních segmentů mezi nesesterskými homologními chromatidy, což je proces zvaný křížení. K přechodu dochází v chaiasmata (singular = chiasma), bodu kontaktu mezi nesesterskými chromozomy homologního páru (obrázek 2).

Na konci profáze I jsou páry drženy pohromadě pouze v chiasmata a nazývají se tetrady, protože jsou nyní viditelné čtyři sesterské chromatidy každého páru homologních chromozomů.

Obrázek 2. K křížení dochází mezi nesesterskými chromatidy homologních chromozomů. Výsledkem je výměna genetického materiálu mezi homologními chromozomy.

Crossoverové události jsou prvním zdrojem genetické variace v jádrech produkovaných meiózou. Jedna událost křížení mezi homologními nesesterskými chromatidy vede k vzájemné výměně ekvivalentní DNA mezi mateřským chromozomem a otcovským chromozomem. Nyní, když je tato sesterská chromatida přesunuta do buňky gamety, bude nést část DNA od jednoho rodiče jednotlivce a část DNA od druhého rodiče. Několik křížení v rameni chromozomu má stejný účinek, výměna segmentů DNA za vytvoření rekombinantních chromozomů.

Druhou událostí v Prophase I je připojení mikrotubulů vřetenového vlákna k proteinům kinetochore v centromerech . Na konci prometafáze I je každá tetrada připojena k mikrotubulům z obou pólů, přičemž ke každému pólu směřuje jeden homologní chromozom. Homologické chromozomy jsou stále drženy pohromadě u chiasmat.

Kromě toho se jaderná membrána úplně rozpadla.

Metafáze I

Během metafáze I se homologní chromozomy jsou uspořádány ve středu buňky s kinetochory obrácenými k opačným pólům. Homologické páry se náhodně orientují na rovníku. Připomeňme, že homologní chromozomy nejsou totožné. Obsahují nepatrné rozdíly ve své genetické informaci, což způsobuje, že každá gameta má jedinečnou genetickou výbavu. Tato náhodnost je fyzickým základem pro vytvoření druhé formy genetické variace u potomků. Počet variací závisí na počtu chromozomů tvořících sadu. Existují dvě možnosti orientace na metafázové desce; možný počet seřazení se proto rovná 2n, kde n je počet chromozomů na sadu. Lidé mají 23 párů chromozomů, což vede k více než osmi milionům (223) možných geneticky odlišných gamet. Toto číslo nezahrnuje variabilitu, která byla dříve vytvořena v sesterských chromatidách křížením. Vzhledem k těmto dvěma mechanismům je vysoce nepravděpodobné, že by jakékoli dvě haploidní buňky pocházející z meiózy měly stejné genetické složení (obrázek 3).

Obrázek 3. Náhodný, nezávislý sortiment během metafáze I lze demonstrovat zvážením buňky se sadou dvou chromozomů (n = 2).V tomto případě existují dvě možná uspořádání v rovníkové rovině v metafázi I. Celkový možný počet různých gamet je 2n, kde n se rovná počtu chromozomů v sadě. V tomto příkladu existují čtyři možné genetické kombinace pro gamety. S n = 23 v lidských buňkách existuje více než 8 milionů možných kombinací otcovských a mateřských chromozomů.

Abychom shrnuli genetické důsledky meiózy I, jsou mateřské a otcovské geny rekombinovány křížením události, které se vyskytují mezi každým homologním párem během profáze I. Kromě toho náhodný sortiment tetrad na metafázové desce vytváří jedinečnou kombinaci mateřských a otcovských chromozomů, které se dostanou do gamet.

Anaphase I

V anafáze I mikrotubuly oddělují spojené chromozomy od sebe. Sesterské chromatidy zůstávají pevně svázány dohromady v centromere. Chiasmata jsou rozbita v anafáze I, protože mikrotubuly připojené k fúzovaným kinetochorům oddělují homologní chromozomy od sebe (obrázek 4).

Obrázek 4. Proces zarovnávání chromozomů se u meiózy I a meiózy II liší. V prometafáze I se mikrotubuly připojují k fúzovaným kinetochorům homologních chromozomů a homologní chromozomy jsou uspořádány ve středu buňky v metafázi I. V anafáze I jsou homologní chromozomy odděleny. V prometafáze II se mikrotubuly váží na kinetochory sesterských chromatidů a sesterské chromatidy jsou uspořádány ve středu buněk v metafáze II. V anafáze II jsou sesterské chromatidy odděleny.

Telophase I a Cytokinesis

V telofázi se oddělené chromozomy dostávají na opačné póly. Zbytek typických telofázových událostí se může nebo nemusí objevit, v závislosti na druhu. U některých organismů se chromozomy dekondenzují a jaderné obálky se tvoří kolem chromatidů v telofáze I. U jiných organismů dochází k cytokinéze – fyzikálnímu oddělení cytoplazmatických složek na dvě dceřiné buňky – bez reformace jader. U téměř všech druhů zvířat a některých hub odděluje cytokineze buněčný obsah štěpnou rýhou (zúžení aktinového kruhu, které vede k cytoplazmatickému dělení). V rostlinách se buněčná deska vytváří během buněčné cytokineze Golgiho váčky fúzujícími na metafázové desce. Tato buněčná destička nakonec povede k vytvoření buněčných stěn, které oddělují dvě dceřiné buňky.

Dvě haploidní buňky jsou konečným výsledkem prvního meiotického dělení. Buňky jsou haploidní, protože na každém pólu je jen jeden z každé dvojice homologních chromozomů. Proto je přítomna pouze jedna celá sada chromozomů. Proto jsou buňky považovány za haploidní – existuje pouze jedna sada chromozomů, i když každý homolog stále sestává ze dvou sesterských chromatid. Připomeňme, že sesterské chromatidy jsou pouze duplikáty jednoho ze dvou homologních chromozomů (s výjimkou změn, ke kterým došlo během přechodu). V meiosis II se tyto dvě sesterské chromatidy oddělí a vytvoří čtyři haploidní dceřiné buňky.

Přispějte!

Vylepšete tuto stránkuDalší informace