Mitoze pret mejozi

Vienīgās cilvēka šūnas, ko veido mejoze, ir gametas jeb dzimumšūnas

Eds Reške / Getty Images

Mitoze (kopā ar citokinēzes soli) ir process, kā a eikariotu somatiskā šūna jeb ķermeņa šūna sadalās divās identiskās diploīdās šūnās. Meioze ir cita veida šūnu dalīšanās, kas sākas ar vienu šūnu, kurai ir atbilstošs hromosomu skaits, un beidzas ar četrām šūnām — haploīdām šūnām —, kurām ir puse no parastā hromosomu skaita.

Cilvēkam gandrīz visas šūnas tiek pakļautas mitozei. Vienīgās cilvēka šūnas, ko veido mejoze, ir gametas jeb dzimumšūnas: olšūna vai olšūna sievietēm un sperma vīriešiem. Gametām ir tikai uz pusi mazāks hromosomu skaits nekā normālai ķermeņa šūnai, jo, kad gametas saplūst apaugļošanas laikā, iegūtajā šūnā, ko sauc par zigotu, ir pareizais hromosomu skaits. Tāpēc pēcnācēji ir mātes un tēva ģenētikas sajaukums — tēva dzimumšūna pārnēsā pusi hromosomu, bet mātes gameta pārnēsā otru pusi — un tāpēc ir tik liela ģenētiskā daudzveidība pat ģimenēs.

Abi tiek pakļauti līdzīgiem procesiem

Lai gan mitozei un mejozei ir ļoti atšķirīgi rezultāti, procesi ir līdzīgi, tikai ar dažām izmaiņām katrā no tiem. Abi procesi sākas pēc tam, kad šūna iziet starpfāzi un to kopē DNS tieši sintēzes fāzē jeb S fāzē. Šajā brīdī katra hromosoma sastāv no māsu hromatīdiem, ko kopā satur centromērs. Māsas hromatīdi ir identiski viens otram. Mitozes laikā šūna tikai vienu reizi iziet mitotisko fāzi jeb M fāzi, kas beidzas ar divām identiskām diploīdām šūnām. Mejozē ir divas M fāzes kārtas, kā rezultātā veidojas četras haploīdas šūnas, kas nav identiskas.

Mitozes un meiozes stadijas

Ir četri posmi mitoze un astoņi meiozes posmi. Tā kā mejoze tiek sadalīta divās kārtās, to iedala mejozē I un mejozē II. Katrā mitozes un meiozes stadijā šūnā notiek daudzas izmaiņas, taču ļoti līdzīgi, ja ne identiski, svarīgi notikumi iezīmē šo posmu. Mitozes un mejozes salīdzināšana ir diezgan vienkārša, ja ņem vērā šos svarīgos notikumus:

Profāze: Kodols ir gatavs dalīšanai

Pirmo posmu sauc par profāzi mitozes gadījumā un I profāzi vai II profāzi mejozes I un meiozes II gadījumā. Profāzes laikā kodols gatavojas dalīties. Tas nozīmē, ka kodola apvalkam ir jāpazūd un hromosomas sāk kondensēties. Arī šūnas centriolā sāk veidoties vārpsta, kas vēlākā posmā palīdzēs hromosomu dalīšanai. Visas šīs lietas notiek mitotiskajā fāzē, I fāzē un parasti II fāzē. Dažreiz II fāzes sākumā nav kodola apvalka, un lielāko daļu laika hromosomas jau ir kondensētas no I mejozes.

Pastāv dažas atšķirības starp mitotisko profāzi un profāzi I. Profāzes I laikā homologās hromosomas sanāk kopā. Katrs hromosoma ir atbilstoša hromosoma, kurā ir tie paši gēni un kas parasti ir vienāda izmēra un formas. Šos pārus sauc par homologiem hromosomu pāriem. Viena homologā hromosoma nāca no indivīda tēva, bet otra - no indivīda mātes. I fāzes laikā šīs homologās hromosomas savienojas pārī un dažreiz savijas.

Process, ko sauc par šķērsošanu, var notikt I fāzes laikā. Tas ir tad, kad homologās hromosomas pārklājas un apmainās ar ģenētisko materiālu. Viena no māsas hromatīdām faktiskie gabali nolūst un atkal pievienojas otram homologam. Šķērsošanas mērķis ir vēl vairāk palielināt ģenētisko daudzveidību, jo šo gēnu alēles tagad atrodas dažādās hromosomās un II meiozes beigās var tikt ievietotas dažādās gametās.

Metafāze: hromosomas sarindojas pie šūnas ekvatora

Metafāzē hromosomas sarindojas pie ekvatora jeb šūnas vidus, un jaunizveidotā vārpsta pievienojas šīm hromosomām, lai sagatavotos to atdalīšanai. Mitotiskajā metafāzē un metafāzē II vārpstas pievienojas katrai centromēru pusei, turot kopā māsas hromatīdus. Tomēr I metafāzē vārpsta pievienojas dažādām homologām hromosomām centromērā. Tāpēc mitotiskajā metafāzē un metafāzē II vārpstas no katras šūnas puses ir savienotas ar vienu un to pašu hromosomu.

Metafāzē I tikai viena vārpsta no vienas šūnas puses ir savienota ar veselu hromosomu. Vārpstas no pretējām šūnas pusēm ir pievienotas dažādām homologām hromosomām. Šis pielikums un iestatīšana ir būtiska nākamajam posmam. Tajā laikā ir kontrolpunkts, lai pārliecinātos, ka tas izdarīts pareizi.

Anafāze: notiek fiziska šķelšanās

Anafāze ir stadija, kurā notiek fiziska sadalīšana. Mitotiskajā anafāzē un II anafāzē māsas hromatīdi tiek atdalīti un pārvietoti uz pretējām šūnas pusēm, ievelkot un saīsinot vārpstu. Tā kā vārpstas, kas metafāzes laikā ir pievienotas centromērā abās vienas hromosomas pusēs, tas būtībā sadala hromosomu divās atsevišķās hromatīdos. Mitotiskā anafāze atdala identiskas māsas hromatīdus, tāpēc identiska ģenētika būs katrā šūnā.

I anafāzē māsas hromatīdas, visticamāk, nav identiskas kopijas, jo tās, iespējams, šķērsoja I fāzes laikā. I anafāzē māsas hromatīdi paliek kopā, bet homologie hromosomu pāri tiek atdalīti un aizvesti uz pretējām šūnas pusēm. .

Telofāze: lielākās daļas paveiktā atsaukšana

Pēdējo posmu sauc par telofāzi. Mitotiskajā telofāzē un II telofāzē lielākā daļa no tā, kas tika veiktas profāzes laikā, tiks atsaukta. Vārpsta sāk sadalīties un pazust, atkal sāk parādīties kodola apvalks, hromosomas sāk atšķetināties, un šūna gatavojas šķelšanai citokinēzes laikā. Šajā brīdī mitotiskā telofāze nonāks citokinēzē, kas radīs divas identiskas diploīdas šūnas. Telofāze II jau ir pārgājusi vienu sadalījumu beigās mejoze Es, tāpēc tas nonāks citokinēzē, lai kopā izveidotu četras haploīdas šūnas.

Telofāze I var vai nevar redzēt, ka notiek tādas pašas lietas, atkarībā no šūnas veida. Vārpsta sadalīsies, bet kodola apvalks var atkal neparādīties un hromosomas var palikt cieši savītas. Turklāt dažas šūnas citokinēzes laikā nonāks tieši II fāzē, nevis sadalīsies divās šūnās.

Mitoze un meioze evolūcijā

Lielāko daļu laika, mutācijas somatisko šūnu DNS, kas pakļautas mitozei, netiks nodotas pēcnācējiem un tāpēc nav piemērojamas dabiskā izlase un neveicina evolūcija no sugas. Tomēr kļūdas mejozē un nejauša gēnu un hromosomu sajaukšana visā procesā veicina ģenētisko daudzveidību un virza evolūciju. Šķērsošana rada jaunu gēnu kombināciju, kas var kodēt labvēlīgu adaptāciju.

Neatkarīgais hromosomu klāsts I metafāzes laikā arī noved pie ģenētiskās daudzveidības. Tas ir nejauši, kā šajā posmā sarindojas homologi hromosomu pāri, tāpēc pazīmju sajaukšanai un saskaņošanai ir daudz iespēju un tas veicina daudzveidību. Visbeidzot, nejauša apaugļošana var arī palielināt ģenētisko daudzveidību. Tā kā ideālā gadījumā II meiozes beigās ir četras ģenētiski atšķirīgas gametas, tad tas, kurš no tiem faktiski tiek izmantots apaugļošanas laikā, ir nejaušs. Tā kā pieejamās pazīmes tiek sajauktas un nodotas tālāk, dabiskā atlase darbojas uz tām un izvēlas vislabvēlīgākos pielāgojumus kā vēlamo. fenotipi personām.