Բոլորը գիտեն, որ սեռական վերարտադրության ժամանակ երկու գամետների (սեռական բջիջների) միաձուլման արդյունքում առաջանում է նոր օրգանիզմ։ Գամետոգենեզը կամ գեներատիվ բջիջների ձևավորումը տեղի է ունենում հատուկ բաժանման միջոցով, որը կոչվում է մեյոզ: Ո՞րն է այս գործընթացի էությունը, որո՞նք են դրա փուլերը, կպատմենք այս հոդվածում։
Մի քիչ ընդհանուր գիտելիքներ
Մեր մոլորակի հետերոսեքսուալ օրգանիզմների մեծ մասի համար սեռական վերարտադրությունը բնորոշ է: Այս դեպքում գամետներն ունեն կես քրոմոսոմային հավաքածու, որը կոչվում է հապլոիդ (n): Գամետների միաձուլման արդյունքում առաջանում է զիգոտ, որի մեջ վերականգնվում է դիպլոիդիան, իսկ քրոմոսոմների բազմությունը նշանակվում է 2n, որը հանդիսանում է մեյոզի էությունը (համառոտ):
Օրինակ, Drosophila-ն (մրգի ճանճը) ունի ընդամենը 4 քրոմոսոմ՝ սա դիպլոիդային հավաքածու է: Գամետները նրա միջուկում ունեն ընդամենը 2 քրոմոսոմ: Մարդու միջուկի յուրաքանչյուր բջիջում կա 46 քրոմոսոմ, իսկ գամետներում (ձու և սերմ)՝ 23-ական։
ԲայցՍեռական վերարտադրության ժամանակ դիպլոիդիայի վերականգնումը մեյոզի էության միայն մի փոքր մասն է։
քրոմոսոմներ և քրոմատիդներ
Հետևյալ նյութը հասկանալու համար կարևոր է հասկանալ դրանց միջև եղած տարբերությունը:
Քրոմոսոմները (օգտագործվում է n անվանումը) կոչվում են գենետիկական նյութի կրողներ, բայց դրանք պարզապես ԴՆԹ մոլեկուլներ են (դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթու), որոնք բազմապատկվում են պարուրաձև և գտնվում են էուկարիոտի բջիջների միջուկում (ունեն թաղանթապատ թաղանթով միջուկ:) օրգանիզմներ. Այն ձևով, որով մենք սովոր ենք դրանք տեսնել դասագրքերում և տեղեկատու գրքերում (վերևի լուսանկարը ցույց է տալիս մարդու քրոմոսոմները), դրանք նկատելի են դառնում միայն ինտերֆազի ընթացքում՝ մինչև բջիջների բաժանումը, երբ արդեն կրկնապատկվել են։
Բայց քրոմատիդները (նշվում են) - սա ընդամենը քրոմոսոմի կառուցվածքային մասն է, որն արդեն անցել է բազմացման (կրկնապատկման) պրոցեսը միջֆազում, մինչև բջիջների բաժանումը: Քրոմատիդը ԴՆԹ-ի երկու կրկնօրինակներից մեկն է, որոնք այս պահին կապված են հատուկ կծկման միջոցով (ցենտրոմեր):
Քանի դեռ երկու քրոմատիդները միացված են ցենտրոմերով, դրանք կոչվում են քույր քրոմատիդներ: Եվ միայն բջիջների սեռական բաժանման ժամանակ (մեյոզի) դրանք առանձնանում և ներկայացնում են ժառանգական նյութի անկախ միավորներ, և եթե դրանց միջև խաչմերուկ է տեղի ունեցել (այդ մասին ավելի ուշ), ապա դրանք ենթարկվել են գեների հաջորդականության փոփոխության։
Բոլոր քրոմոսոմները տարբեր են ձևով և չափերով մեկ հոմոլոգ (նույնական) զույգում: Նույն տեսակի բջիջներում քրոմոսոմների ամբողջությունը կոչվում է կարիոտիպ: Այսպիսով, մարդկանց մոտ կարիոտիպը 46 քրոմոսոմ է,որոնցից 22 զույգը հոմոլոգ կամ աուտոսոմ է, իսկ 23 զույգը սեռական քրոմոսոմներ են (X և Y): Մարդու գամետներում (սպերմատոզոիդներում և ձվաբջիջներում) կա քրոմոսոմների կես (հապլոիդ) խումբ՝ 23 աուտոսոմ և 1 սեռական քրոմոսոմ (X կամ Y):
Պարզապես մեյոզը ապահովում է նման հավաքածու գամետներում:
Հատուկ բջիջների բաժանում
Հատուկ բաժանում սեռական բջիջների առաջացմամբ՝ մեյոզը (հունարեն «Μείωσις» բառից, որը նշանակում է կրճատում) բջիջների երկու հաջորդական բաժանումների ամբողջություն է, որի արդյունքում միջուկը երկու անգամ է բաժանվում, իսկ քրոմոսոմները՝ միայն մեկ անգամ։. Դրա շնորհիվ տեղի է ունենում գամետներում կուտակված քրոմոսոմի կիսով չափ նվազում (կրճատում), որը, երբ դրանք միաձուլվում են, վերականգնում է զիգոտի դիպլոիդիան։ Սա է նրա կենսաբանական նշանակությունը։
Մեյոզը (դրա փուլերը) բոլոր կենդանի օրգանիզմներում տեղի է ունենում նույն կերպ.
- Առաջին բաժանում (կրճատում), որից հետո քրոմոսոմների թիվը կրկնակի կրճատվում է։
- Երկրորդ բաժանումը (հավասարումը) տեղի է ունենում որպես պարզ բաժանում (միտոզ): Այն նաև կոչվում է հարթեցում։
Առաջին մեյոտիկ բաժանում
Միջուկում բաժանման (ինտերֆազ) բջիջը պատրաստելու ժամանակ քրոմոսոմների թիվը կրկնապատկվում է (կան 4 ն), ինչը բնորոշ է պարզ բաժանմամբ (միտոզ) բաժանվող բջիջներին։ Գամետների պրեկուրսորների բջիջներում (մարդկանց մոտ՝ սպերմատոցիտներ և ձվաբջիջներ) նման կրկնապատկում տեղի չի ունենում ինտերֆազում, և բջիջը սկսում է մեիոզ 2n քրոմոսոմների մի շարքով և անցնում։հետևյալ քայլերը՝
- Պրոֆազ I. Այս փուլում քրոմոսոմները դառնում են ավելի խիտ և ավելի մոտ: Տեղի է ունենում հոմոլոգ քրոմոսոմների (մեկ զույգ) խոնարհում (կպչում), որի ընթացքում տեղի է ունենում խաչմերուկ։ Այս գործընթացը բնորոշ է միայն մեյոզի համար (ինչն է էությունը, կնկարագրենք ստորև)։ Այնուհետև քրոմոսոմները բաժանվում են, բջջի միջուկի թաղանթը ոչնչացվում է, և սկսում է ձևավորվել բաժանման լիսեռը։
- Մետաֆազ I. Ոլի մանրաթելերը միանում են քրոմոսոմների ցենտրոմերներին, և նրանք իրենք գտնվում են բաժանման հասարակածի երկայնքով՝ միմյանց հակառակ, և ոչ նույն գծի երկայնքով (ինչպես միտոզում):
- Անաֆազ I. Ողերի թելերը ձգում են քրոմոսոմները դեպի բևեռները: Հակիրճ, մեյոզի իմաստը և էությունը բաժանման այս փուլում է. բևեռներն ունեն n քրոմոսոմ:
- Telophase I. Այս փուլում ձևավորվում են միջուկային ծրարներ: Կենդանիների և որոշ բույսերի մոտ տեղի է ունենում ցիտոպլազմայի հետագա բաժանում և ձևավորվում են երկու դուստր բջիջներ:
Ձևավորված բջիջները մտնում են ինտերֆազ, որը կամ շատ կարճ է կամ բացակայում է:
Երկրորդ մեյոտիկ բաժանում
Մեյոզ II-ն ունի նույն փուլերը.
- Պրոֆազ II. Քրոմոսոմները դառնում են ավելի խիտ, միջուկային թաղանթները անհետանում են, և սկսում է երևալ տրոհման լիսեռը (լուսանկարը վերևում):
- Մետաֆազ II-ի ընթացքում spindle-ի ձևավորումը շարունակվում է, և քրոմոսոմները գտնվում են բաժանման հասարակածի երկայնքով:
- Անաֆազ II. Քրոմոսոմները ձգվում են դեպի բջջի բևեռները (լուսանկարը ստորև):
- Տելոֆազ II. Ձևավորվում են միջուկային թաղանթներ, որոնց միջև բաժանվում է ցիտոպլազմաերկու բջիջ։
Այս բաժանման դեպքում քրոմոսոմների թիվը չի փոխվում, սակայն նրանցից յուրաքանչյուրը բաղկացած է միայն մեկ քրոմատիդից (կառուցվածքային միավորից): Սա է մեյոզի II-ի էությունը: Բջիջները ձևավորվում են յուրաքանչյուր (n) քրոմոսոմների հապլոիդ բազմությամբ։
Մեյոզի կենսաբանական նշանակությունը
Ինչ է դա, արդեն պարզ է դարձել.
- Մեյոզը կատարյալ մեխանիզմ է, որն ապահովում է տեսակների կարիոտիպի (քրոմոսոմների քանակի) կայունությունը, որը բնորոշ է սեռական վերարտադրությանը:
- Մեյոզի երկու հաջորդական բաժանումների շնորհիվ գամետներում քրոմոսոմների թիվը դառնում է հապլոիդ, և տրամաբանական է դառնում դիպլոիդիայի վերականգնումը, երբ դրանք միաձուլվում (բեղմնավորվում են) զիգոտի ձևավորման հետ սկզբնական դիպլոիդ կարիոտիպի հետ:
- Մեյոզն է, որն ապահովում է օրգանիզմների այնպիսի հատկություն, ինչպիսին է փոփոխականությունը: I պրոֆազում՝ հատման պատճառով, իսկ անաֆազում I՝ պայմանավորված այն հանգամանքով, որ տարբեր գեներով հոմոլոգ քրոմոսոմները կարող են հայտնվել տարբեր գամետներում։
Ինչ է Crossover
Վերադառնանք մեյոզի I պրոֆազին։ Հենց այս պահին, երբ հոմոլոգ քրոմոսոմները մոտեցել են և գրեթե կպչում են իրար, նրանց միջև կարող է տեղի ունենալ ցանկացած տեղանքի փոխանակում: Հենց այս փոխանակումն էլ կոչվում է crossing over, որը բառացի թարգմանությամբ անգլերենից (crossing over) նշանակում է անցնել կամ անցնել։
Այլ կերպ ասած, քրոմոսոմի մի մասը կարող է փոխել տեղերը նույն զույգի մեկ այլ քրոմոսոմի նույն մասի հետ: Այս մեխանիզմը ապահովում է օրգանիզմների ռեկոմբինատիվ գենետիկ փոփոխականությունը։ խառնելովգեները հանգեցնում են մեկ տեսակի կենսաբազմազանության աճին:
Կյանքի ցիկլ և մեյոզ
Կախված նրանից, թե կյանքի ցիկլի մեյոզի որ փուլն է տեղի ունենում, կենսաբանության մեջ կա մեյոզի երեք տեսակ՝
- Սկզբնական (zygote) տեղի է ունենում զիգոտի մեջ բեղմնավորումից անմիջապես հետո: Մեյոզի այս տեսակը բնորոշ է կյանքի ցիկլի հապլոիդ փուլի գերակշռող օրգանիզմներին։ Սրանք են սնկերը (ասկոմիցետներ և բազիդոմիցետներ), որոշ ջրիմուռներ (քլամիդոմոնաներ), նախակենդանիներ (սպորոզոաներ):
- Միջանկյալ (սպոր) մեյոզը տեղի է ունենում դիպլոիդ և հապլոիդ ձևերի միատեսակ փոփոխությամբ օրգանիզմներում սպորների առաջացման ժամանակ։ Սրանք ավելի բարձր սպորներ են (մամուռներ, մամուռներ, ձիաձետներ, պտերներ), մարմնամարզիկներ և անգիոսպերմներ: Կենդանիների շրջանում մեյոզի այս տեսակը բնորոշ է ծովային նախակենդանիներին:
- Վերջնական (գամետիկ) մեիոզը բնորոշ է բոլոր բազմաբջիջ կենդանիներին, fucus ծովային ջրիմուռներին և որոշ նախակենդանիներին (ciliates): Այս օրգանիզմներում կյանքի ցիկլում գերակշռում է դիպլոիդ փուլը, և միայն գամետներն ունեն քրոմոսոմների հապլոիդ խումբ։
Ամփոփել
Աշակերտները 6-րդ դասարանում ծանոթանում են մեյոզի էությանը նախակենդանիների, ջրիմուռների ուսումնասիրության ժամանակ, անցնելով բույսերի կենսաբանության ուսումնասիրությանը: Ընդհանուր կենսաբանության և սեռական բջիջների (գամետների) ձևավորման մեխանիզմների այս հիմնական հայեցակարգը թույլ է տալիս մեզ հասկանալ մեր մոլորակի ողջ կյանքի ընդհանուրությունը, հասկանալ բույսերի և կենդանիների կյանքի տարբեր ցիկլերը:
Բացի այդ, մենք պետք է լինենք մեյոզիերախտապարտ են Homo sapiens-ի կենսաբանական տեսակների ներտեսակային բազմազանության համար: Հետագա դասարաններում կենսաբանության ուսումնասիրության ընթացքում ուսանողները շարունակում են ուսումնասիրել սեռական բաժանման փուլերը, և երբ նրանք ծանոթանում են գենետիկայի, ժառանգականության և փոփոխականության օրենքներին:
Բջջների տարբեր բաժանման մեխանիզմների ուսումնասիրությունը թույլ է տալիս հասկանալ բնության օրենքների եզակիությունն ու նպատակահարմարությունը, որոնք ձևավորվել են Արեգակնային համակարգի մեկ մոլորակի վրա միլիարդավոր տարիների էվոլյուցիայի ընթացքում: Եվ մենք բախտ ունեցանք դրա վրա ծնվելու համար:
