Kila mtu anajua kwamba kwa uzazi wa ngono, kiumbe kipya hutokea kama matokeo ya muunganisho wa gametes mbili (seli za ngono). Gametogenesis, au uundaji wa seli za uzazi, hutokea kupitia mgawanyiko maalum unaoitwa meiosis. Ni nini kiini cha mchakato huu, ni nini hatua zake, tutasema katika makala hii.
Maarifa kidogo ya jumla
Kwa viumbe wengi wanaoshiriki jinsia tofauti katika sayari yetu, uzazi wa ngono ni tabia. Katika kesi hii, gametes ina seti ya chromosome ya nusu, ambayo inaitwa haploid (n). Kama matokeo ya muunganisho wa gametes, zygote huundwa, ambayo diploidy inarejeshwa, na seti ya chromosomes inateuliwa 2n, ambayo ni kiini cha meiosis (kwa ufupi).
Kwa mfano, Drosophila (fruit fly) ina kromosomu 4 pekee - hii ni seti ya diplodi. Gamete kwenye kiini chake wana kromosomu 2 pekee. Kwa wanadamu, katika kila seli kwenye kiini kuna kromosomu 46, na katika gametes (yai na manii) - 23 kila moja.
Lakiniurejeshaji wa diploidi wakati wa uzazi ni sehemu ndogo tu ya kile kiini cha meiosis ni.
Chromosomes na kromatidi
Ili kuelewa nyenzo zifuatazo, ni muhimu kuelewa tofauti kati ya hizo mbili.
Chromosomes (jina n hutumika) huitwa vibebaji vya chembe chembe za urithi, lakini kwa urahisi hizi ni molekuli za DNA (deoxyribonucleic acid), huzidishwa kwa ond na ziko kwenye kiini cha seli za yukariyoti (zenye kiini chenye ala ya membrane.) viumbe. Katika umbo ambalo tumezoea kuziona katika vitabu vya kiada na marejeleo (picha hapo juu inaonyesha kromosomu za binadamu), huonekana tu wakati wa awamu ya pili, kabla ya mgawanyiko wa seli, wakati tayari zimeongezeka maradufu.
Lakini chromatidi (zilizoashiria) - hii ni sehemu tu ya muundo wa kromosomu, ambayo tayari imepitia mchakato wa kujirudia (kuongezeka maradufu) katika kati ya awamu kabla ya mgawanyiko wa seli. Chromatid ni mojawapo ya nakala mbili za DNA ambazo zimeunganishwa kwa wakati huu kwa kubanwa maalum (centromere).
Mradi chromatidi mbili zimeunganishwa na centromere, huitwa chromatidi dada. Na tu wakati wa mgawanyiko wa kijinsia wa seli (meiosis) hutengana na kuwakilisha vitengo huru vya nyenzo za urithi, na ikiwa kuvuka kulitokea kati yao (zaidi juu ya hayo baadaye), basi walipitia mabadiliko katika mlolongo wa jeni.
Kromosomu zote ni tofauti kwa umbo na ukubwa ndani ya jozi moja ya homologous (yanayofanana). Seti nzima ya chromosomes katika seli za aina moja inaitwa karyotype. Kwa hivyo, kwa wanadamu, karyotype ni chromosomes 46,ambapo jozi 22 ni homologous au autosomes, na jozi 23 ni kromosomu za ngono (X na Y). Katika gametes ya binadamu (manii na yai) kuna nusu (haploid) seti ya kromosomu - 23 autosomes na kromosomu 1 ya jinsia (X au Y).
Meiosis tu hutoa seti kama hiyo katika gamete.
Mgawanyiko wa seli maalum
Mgawanyiko maalum na uundaji wa seli za vijidudu - meiosis (kutoka neno la Kigiriki Μείωσις, ambalo linamaanisha kupunguza) ni seti ya mgawanyiko wa seli mbili mfululizo, kama matokeo ambayo kiini hugawanyika mara mbili, na kromosomu mara moja tu.. Kutokana na hili, kuna kupungua (kupunguzwa) kwa chromosome iliyowekwa katika gametes kwa nusu, ambayo, wakati wao kuunganisha, kurejesha diploidy ya zygote. Huu ndio umuhimu wake wa kibayolojia.
Meiosis (awamu zake) katika viumbe hai vyote hutokea kwa njia ile ile:
- Mgawanyiko wa kwanza (kupunguza), baada ya hapo idadi ya kromosomu hupunguzwa nusu.
- Mgawanyiko wa pili (equational) hutokea kama mgawanyiko rahisi (mitosis). Pia inaitwa kusawazisha.
Division ya kwanza ya meiotic
Wakati wa utayarishaji wa seli kwa ajili ya mgawanyiko (interphase) katika kiini, idadi ya kromosomu huongezeka maradufu (kuna 4 n), ambayo ni kawaida kwa seli zinazogawanyika kwa mgawanyiko rahisi (mitosis). Katika seli za watangulizi wa gametes (kwa wanadamu, spermatocytes na oocytes), mara mbili kama hiyo haifanyiki katika interphase, na kiini huanza meiosis na seti ya chromosomes 2n na kupita.hatua zifuatazo:
- Prophase I. Katika hatua hii, kromosomu huwa mnene na kukaribiana zaidi. Kuunganishwa (kushikamana) kwa chromosomes ya homologous (jozi moja) hutokea, wakati ambapo kuvuka hutokea. Utaratibu huu ni tabia tu kwa meiosis (ni nini kiini, tutaelezea hapa chini). Kisha kromosomu hutenganishwa, ganda la kiini cha seli huharibiwa, na spindle ya mgawanyiko huanza kuunda.
- Metaphase I. Nyuzi za spindle hushikamana na centromeres ya kromosomu, na zenyewe ziko kando ya ikweta ya mgawanyiko kinyume na kila mmoja, na sio kwenye mstari sawa (kama katika mitosis).
- Anaphase I. Nyuzi za spindle hunyoosha kromosomu hadi kwenye nguzo. Kwa ufupi, maana na kiini cha meiosis kiko katika awamu hii ya mgawanyiko - nguzo zina kromosomu n.
- Telophase I. Katika hatua hii, bahasha za nyuklia huundwa. Katika wanyama na baadhi ya mimea, mgawanyiko zaidi wa saitoplazimu hutokea na seli mbili za binti huundwa.
Seli zilizoundwa huingia kwenye awamu, ambayo ni fupi sana au haipo.
Second meiotic Division
Meiosis II ina awamu sawa:
- Prophase II. Chromosomes huwa mnene, utando wa nyuklia hupotea, na spindle ya mtengano huanza kuonekana (picha hapo juu).
- Wakati wa metaphase II, uundaji wa spindle unaendelea, na kromosomu ziko kando ya ikweta ya mgawanyiko.
- Anaphase II. Chromosome zimenyoshwa hadi kwenye nguzo za seli (picha hapa chini).
- Telophase II. Utando wa nyuklia huundwa, cytoplasm imegawanywa katiseli mbili.
Kwa mgawanyiko huu, idadi ya kromosomu haibadiliki, lakini kila moja ina chromatidi moja tu (kitengo cha muundo). Hiki ndicho kiini cha meiosis II. Seli huundwa kwa seti ya haploidi ya kromosomu katika kila (n).
Umuhimu wa kibayolojia wa meiosis
Ni nini, tayari imekuwa wazi:
- Meiosis ni utaratibu kamili unaohakikisha uthabiti wa karyotype (idadi ya kromosomu) ya spishi ambayo iko katika uzazi wa ngono.
- Kutokana na migawanyiko miwili mfululizo ya meiosis, idadi ya kromosomu katika gamete huwa haploidi na inakuwa jambo la kimantiki kurejesha diploidy zinapounganishwa (kurutubisha) na kutokea kwa zaigoti na karyotype asili ya diploidi.
- Ni meiosis ambayo hutoa sifa za viumbe kama vile kubadilika-badilika. Katika prophase I - kutokana na kuvuka, na katika anaphase I - kutokana na ukweli kwamba chromosomes homologous na jeni tofauti inaweza kuishia katika gametes tofauti.
Crossover ni nini
Wacha turudi kwenye prophase I ya meiosis. Ni wakati huu, wakati chromosomes ya homologous imekaribia na karibu kushikamana pamoja, kwamba kubadilishana kati yao ya tovuti yoyote kunaweza kutokea. Ni kubadilishana huku kunaitwa cross over, ambayo tafsiri yake halisi kutoka kwa Kiingereza (cross over) ina maana ya kuvuka au kuvuka.
Kwa maneno mengine, sehemu moja ya kromosomu inaweza kubadilishana mahali na sehemu sawa ya kromosomu nyingine kutoka kwa jozi sawa. Utaratibu huu hutoa utofauti wa maumbile ya viumbe. kuchanganyikiwajeni husababisha kuongezeka kwa bioanuwai ndani ya spishi moja.
Mzunguko wa maisha na meiosis
Kulingana na hatua gani ya mzunguko wa maisha meiosis hutokea, kuna aina tatu za meiosis katika biolojia:
- Awali (zygote) hutokea mara tu baada ya kurutubishwa kwenye zigoti. Aina hii ya meiosis ni ya kawaida kwa viumbe vilivyo na awamu ya haploid katika mzunguko wa maisha. Hizi ni fangasi (ascomycetes na basidomycetes), baadhi ya mwani (chlamydomonas), protozoa (sporozoa).
- Meiosis ya kati (spore) hutokea wakati wa uundaji wa vijidudu katika viumbe vyenye mbadilishano mmoja wa maumbo ya diploidi na haploidi. Hizi ni spores za juu (mosses, mosses ya klabu, farasi, ferns), gymnosperms na angiosperms. Miongoni mwa wanyama, aina hii ya meiosis ni tabia ya protozoa foraminifera ya baharini.
- Meiosis ya mwisho (ya mchezo) ina asili ya wanyama wote wenye seli nyingi, mwani aina ya fucus na baadhi ya protozoa (ciliates). Katika viumbe hivi, awamu ya diploidi hutawala katika mzunguko wa maisha, na gameti pekee ndizo zilizo na seti ya haploidi ya kromosomu.
Fanya muhtasari
Wanafunzi hufahamiana na kiini cha meiosis katika daraja la 6 wanaposoma protozoa, mwani, na kuendelea na utafiti wa biolojia ya mimea. Dhana hii muhimu ya biolojia ya jumla na taratibu za uundaji wa chembechembe za vijidudu (gametes) hutuwezesha kuelewa hali ya kawaida ya viumbe vyote kwenye sayari yetu, kuelewa mizunguko mbalimbali ya maisha ya mimea na wanyama.
Kwa kuongeza, ni meiosis ambayo tunapaswa kuwawanashukuru kwa utofauti wa ndani wa spishi za kibiolojia Homo sapiens. Wakati wa masomo ya biolojia katika madarasa yanayofuata, wanafunzi wanaendelea kusoma awamu za mgawanyiko wa kijinsia, na wanapofahamiana na jeni, sheria za urithi na kubadilika.
Kusoma taratibu za mgawanyiko wa seli mbalimbali huturuhusu kuelewa upekee na ufaafu wa sheria za asili, ambazo zimeundwa kwa mabilioni ya miaka ya mageuzi kwenye sayari moja ya mfumo wa jua. Na tulikuwa na bahati kuzaliwa juu yake.
