Mejoza jest poprzedzona interfazą składającą się z faz G1, S i G2, które są prawie identyczne z fazami poprzedzającymi mitozę. Faza G1, zwana również pierwszą fazą przerwy, jest pierwszą fazą interfazy i koncentruje się na wzroście komórek. Faza S to druga faza interfazy, podczas której replikuje się DNA chromosomów. Wreszcie faza G2, zwana również drugą fazą przerwy, jest trzecią i ostatnią fazą międzyfazową; w tej fazie komórka przechodzi ostatnie przygotowania do mejozy.

Podczas duplikacji DNA w fazie S, każdy chromosom jest replikowany, tworząc dwie identyczne kopie, zwane chromatydami siostrzanymi, które są trzymane razem w centromerze. Centrosomy, które są strukturami organizującymi mikrotubule wrzeciona mejotycznego, również się replikują. To przygotowuje komórkę do wejścia w fazę profazy I, pierwszej fazy mejotycznej.

Prophase I

Rysunek 1. We wczesnej fazie profazy I, homologiczne chromosomy łączą się, tworząc synapsę. Chromosomy są ściśle ze sobą związane i idealnie wyrównane przez siatkę białkową w centromerze.

Gdy otoczka jądrowa zaczyna się rozpadać, białka związane z chromosomami homologicznymi zbliżają parę do siebie inny. (Przypomnijmy, że w mitozie chromosomy homologiczne nie łączą się w pary. W mitozie chromosomy homologiczne ustawiają się w linii od końca do końca, tak że podczas podziału każda komórka potomna otrzymuje chromatyd siostrzaną od obu członków pary homologicznej). parowanie homologicznych chromosomów nazywane jest synapsą. W synapsie geny chromatyd homologicznych chromosomów są dokładnie ze sobą wyrównane (ryc. 1). Kompleks synaptonemalny wspomaga wymianę segmentów chromosomalnych między nie-siostrzanymi homologicznymi chromatydami, proces nazywany cross-over. Skrzyżowanie następuje w chaiasmata (liczba pojedyncza = chiazma), punkcie styku nie-siostrzanych chromosomów pary homologicznej (ryc. 2).

Pod koniec profazy I pary są utrzymywane razem tylko w chiasmata i nazywane są tetradami, ponieważ widoczne są teraz cztery siostrzane chromatydy każdej pary homologicznych chromosomów.

Rysunek 2. Następuje krzyżowanie między niesiostrzanymi chromatydami homologicznych chromosomów. Rezultatem jest wymiana materiału genetycznego między homologicznymi chromosomami.

Zdarzenia krzyżowania są pierwszym źródłem zmienności genetycznej w jądrach wytwarzanych przez mejozę. Pojedyncze skrzyżowanie między homologicznymi chromatydami niebędącymi siostrzanymi prowadzi do wzajemnej wymiany równoważnego DNA między chromosomem matki a chromosomem ojcowskim. Teraz, kiedy ta siostrzana chromatyda zostanie przeniesiona do komórki gamety, będzie nosić DNA od jednego z rodziców osobnika i trochę DNA od drugiego rodzica. Wielokrotne skrzyżowania w ramieniu chromosomu dają ten sam efekt, wymieniając segmenty DNA w celu utworzenia rekombinowanych chromosomów.

Drugim zdarzeniem w Profazie I jest przyłączenie mikrotubul włókien wrzecionowych do białek kinetochoru w centromerach . Na końcu prometafazy I, każda tetrada jest przyłączona do mikrotubul z obu biegunów, z jednym homologicznym chromosomem skierowanym do każdego bieguna. Homologiczne chromosomy są nadal trzymane razem w chiasmata.

Ponadto błona jądrowa uległa całkowitemu zniszczeniu.

Metafaza I

Podczas metafazy I, homologiczny Chromosomy są rozmieszczone w środku komórki, a kinetochory są skierowane w stronę przeciwnych biegunów. Pary homologiczne zorientowane są losowo na równiku. Przypomnij sobie, że homologiczne chromosomy nie są identyczne. Zawierają niewielkie różnice w swoich informacjach genetycznych, co powoduje, że każda gameta ma unikalny skład genetyczny. Ta przypadkowość jest fizyczną podstawą powstania drugiej formy zmienności genetycznej potomstwa. Liczba wariacji zależy od liczby chromosomów tworzących zestaw. Istnieją dwie możliwości orientacji na płycie metafazowej; możliwa liczba dopasowań wynosi zatem 2n, gdzie n jest liczbą chromosomów w zestawie. Ludzie mają 23 pary chromosomów, co daje ponad osiem milionów (223) możliwych genetycznie odrębnych gamet. Liczba ta nie obejmuje zmienności, która wcześniej powstała w siostrzanych chromatydach przez skrzyżowanie. Biorąc pod uwagę te dwa mechanizmy, jest bardzo mało prawdopodobne, aby jakiekolwiek dwie komórki haploidalne powstałe w wyniku mejozy miały ten sam skład genetyczny (Rysunek 3).

Rysunek 3. Losowy, niezależny asortyment podczas metafazy I można zademonstrować, rozważając komórkę z zestawem dwóch chromosomów (n = 2).W tym przypadku istnieją dwa możliwe układy na płaszczyźnie równikowej w metafazie I. Całkowita możliwa liczba różnych gamet wynosi 2n, gdzie n równa się liczbie chromosomów w zestawie. W tym przykładzie są cztery możliwe kombinacje genetyczne gamet. Przy n = 23 w ludzkich komórkach istnieje ponad 8 milionów możliwych kombinacji chromosomów ojcowskich i matczynych.

Podsumowując konsekwencje genetyczne mejozy I, geny matki i ojca są rekombinowane przez krzyżowanie zdarzenia, które występują między każdą parą homologiczną podczas profazy I. Ponadto losowy zestaw tetrad na płytce metafazowej tworzy unikalną kombinację chromosomów matczynych i ojcowskich, które przedostaną się do gamet.

Anafaza I

W anafazie I mikrotubule rozłączają połączone chromosomy. Siostrzane chromatydy pozostają ściśle związane razem w centromer. Chiasmata jest łamana w anafazie I, gdy mikrotubule przyłączone do połączonych kinetochorów rozłączają homologiczne chromosomy (Rysunek 4).

Rysunek 4. Proces dopasowania chromosomów różni się w przypadku mejozy I i mejozy II. W prometafazie I mikrotubule przyłączają się do połączonych kinetochorów homologicznych chromosomów, a homologiczne chromosomy są ułożone w środkowej części komórki w metafazie I. W anafazie I, homologiczne chromosomy są rozdzielone. W prometafazie II mikrotubule przyłączają się do kinetochorów chromatyd siostrzanych, a chromatydy siostrzane są rozmieszczone w środkowym punkcie komórek w metafazie II. W anafazie II rozdzielane są chromatydy siostrzane.

Telofaza I i cytokineza

W telofazie rozdzielone chromosomy docierają do przeciwnych biegunów. Pozostała część typowych zdarzeń telofazowych może, ale nie musi, wystąpić, w zależności od gatunku. W niektórych organizmach chromosomy ulegają dekondensacji, a otoczki jądrowe tworzą się wokół chromatyd w telofazie I. W innych organizmach cytokineza – fizyczne rozdzielenie składników cytoplazmatycznych na dwie komórki potomne – zachodzi bez ponownego tworzenia się jąder. U prawie wszystkich gatunków zwierząt i niektórych grzybów cytokinezy oddziela zawartość komórki poprzez bruzdę rozszczepiającą (zwężenie pierścienia aktynowego, które prowadzi do podziału cytoplazmatycznego). U roślin płytka komórkowa jest tworzona podczas cytokinezy komórkowej przez fuzję pęcherzyków Golgiego na płytce metafazowej. Ta płytka komórkowa ostatecznie doprowadzi do powstania ścian komórkowych, które oddzielają dwie komórki potomne.

Dwie komórki haploidalne są końcowym wynikiem pierwszego podziału mejotycznego. Komórki są haploidalne, ponieważ na każdym biegunie znajduje się tylko jeden z każdej pary homologicznych chromosomów. Dlatego obecny jest tylko jeden pełny zestaw chromosomów. Dlatego właśnie komórki uważa się za haploidalne – istnieje tylko jeden zestaw chromosomów, mimo że każdy homolog nadal składa się z dwóch chromatyd siostrzanych. Przypomnijmy, że chromatydy siostrzane są po prostu duplikatami jednego z dwóch homologicznych chromosomów (z wyjątkiem zmian, które wystąpiły podczas krzyżowania). W mejozie II te dwie siostrzane chromatydy rozdzielą się, tworząc cztery haploidalne komórki potomne.

Pomóż!

Ulepsz tę stronęDowiedz się więcej