Udtryk: Hvad sker der i denne fase af mitose og meiose?

Den primære funktion af alle levende organismer, fra den uformelle holdning til artsoverlevelse, er at med succes udbrede genetisk materiale til efterfølgende generationer. En del af denne opgave forbliver naturligvis levende og sund i længe nok til faktisk at parre sig og reproducere. Som et resultat af disse realiteter har de grundlæggende enheder af levende ting, celler, to primære job: at fremstille identiske kopier af sig selv for at opretholde vækst, udføre reparationer og tage sig af andre hverdagslige funktioner på niveau med væv, organer og helheden organisme; og generering af specialiserede celler kaldet gameter, der kombineres med gameter fra andre organismer af arten for at generere afkom.

Processen med at replikere hele celler til at producere identiske datterceller som kaldes mitose, og det forekommer i alle eukaryoter, som er dyr, planter og svampe (prokaryoter, hvoraf næsten alle er bakterier, reproduceres ved binær fission, svarende til mitose, men enklere). Genereringen af gameter forekommer kun i gonaderne og kaldes meiose. Både mitose og meiose er opdelt i fem faser, som i tilfælde af meiose inkluderer to runder af hver fase pr. Oprindelig celle, fordi meiose resulterer i fire nye celler i stedet for to. Den første og længste af disse faser kaldes profase, som i meiose jeg yderligere er opdelt i fem faser af sin egen.
Hvad er "genetisk materiale"?

Alle levende ting på jorden har DNA, eller deoxyribonukleinsyre som deres genetiske materiale. DNA er en af et par nukleinsyrer, der findes i levende systemer, hvor den anden er ribonukleinsyre (RNA). Begge disse makromolekyler - så benævnt fordi de består af et stort antal atomer, i dette tilfælde arrangeret i lange kæder med gentagne underenheder kaldet nukleotider - er absolut kritiske, omend på forskellige måder. DNA, der er rodniveaubærer af genetisk information, kræves for at fremstille RNA, men RNA findes i forskellige former og er nok mere alsidig.

Underenhederne, hvorfra både DNA og RNA er fremstillet, kaldes nucleotider . Hver af disse består af tre dele: et fem-carbon-sukker, der inkluderer en central, femkantet ringstruktur (i DNA er dette sukker deoxyribose; i RNA er det ribose, der har et yderligere oxygenatom), en fosfatgruppe og en nitrogen ( nitrogenatomrig) base. Hvert nukleotid har kun en sådan base, men de findes i fire varianter for hver nukleinsyre. DNA har adenin (A), cytosin (C), guanin (G) og thymin (T); RNA inkluderer de første tre, men erstatter uracil (U) for thymin. Fordi al variationen mellem nukleotider skyldes forskelle i disse baser, og nukleinsyrer består af lange kæder af nukleotider, skyldes al variationen mellem DNA-strenge og mellem DNA i forskellige organismer variation i disse baser. Således er DNA-strenge skrevet udtrykt i deres basesekvenser, såsom AAATCGATG.

DNA findes i levende celler i form af en dobbeltstrenget helix eller korkeskrueform. Disse strenge er forbundet med hydrogenbindinger mellem deres nitrogenholdige baser ved hvert nucleotid; Et unikt par med T og C unikt par med G, så hvis du kender sekvensen for den ene streng, kan du nemt forudsige sekvensen af den anden, kaldet en komplementær streng.

Når messenger RNA (mRNA) er syntetiseret fra DNA i en proces, der kaldes transkription, er det fremstillede mRNA komplementært til skabelon-DNA-strengen og er således identisk med DNA-strengen, der ikke anvendes som en skabelon bortset fra U, der forekommer i mRNA, hvor T vises i DNA. Dette mRNA bevæger sig fra kernen i celler, hvor det fremstilles til cytoplasmaet, hvor det "finder" strukturer kaldet ribosomer, som fremstiller proteiner ved hjælp af mRNAs instruktioner. Hver tre-basesekvens (f.eks. AAU, CGC), kaldet en tripletkodon, svarer til en af 20 aminosyrer, og aminosyrer er underenhederne til hele proteiner på samme måde som nukleotider er underenhederne af nukleinsyrer. > Organisering af DNA inden for celler

DNA selv vises sjældent i levende ting af sig selv. Årsagen til dette, ganske enkelt sagt, er den fænomenale mængde af det, der kræves for at bære koder for alle de proteiner, en organisme har brug for at fremstille. En enkelt, komplet kopi af dit eget DNA, for eksempel, ville være 6 meter langt, hvis det strækkes fra ende til anden, og du har en fuld kopi af dette DNA i næsten enhver celle i din krop. Da celler kun er 1 eller 2 mikron (milliondele af en meter) i diameter, er det kompressionsniveau, der er nødvendigt for at pakke dit genetiske materiale ind i en cellekerne, astronomisk.

Den måde din krop gør på er ved at studere din DNA med proteinkomplekser kaldet histonoktamerer til dannelse af et stof kaldet kromatin, som er omkring to tredjedels protein og en tredjedel DNA. Mens tilføjelse af masse for at reducere størrelsen forekommer intuitiv, skal du tænke på det på omtrent samme måde som et stormagasin, der betaler sikkerhedsfolk for at forhindre tab af penge gennem shoplifting. Uden disse relativt tunge histoner, der muliggør meget omfattende foldning og spolning af DNA omkring deres kerner, ville DNA ikke have nogen midler til at blive kondenseret. Histonerne er en nødvendig investering med henblik herpå.

Chromatin i sig selv er opdelt i diskrete molekyler kaldet kromosomer. Mennesker har 23 forskellige kromosomer, hvor 22 af disse er nummereret, og den resterende er et kønskromosom (X eller Y). Alle dine celler undtagen gameter har to af hvert nummereret kromosom og to kønskromosomer, men disse er ikke identiske, blot parret, fordi du modtager en af hver af disse fra din mor og den anden fra din far. Tilsvarende kromosomer, der er arvet fra hver kilde, kaldes homologe kromosomer; for eksempel er dine mor- og faderlige kopier af kromosom 16 homologe.

Kromosomer findes i nyligt dannede celler kort i enkel, lineær form, før de replikeres som forberedelse til celledeling. Denne replikation resulterer i dannelsen af to identiske kromosomer kaldet søsterchromatider, som er forbundet på et punkt kaldet en centromere. I denne tilstand er alle 46 af dine kromosomer duplikeret, hvilket giver 92 chromatider i alt.
Oversigt over mitose

Mitose, hvor indholdet i kernerne i somatiske celler (dvs. " hverdags "celler, eller ikke-gameter) opdeler, inkluderer fem faser: profase, prometafase, metafase, anafase og telofase. Prophase, der diskuteres detaljeret kort, er den længste af disse og er hovedsagelig en serie af dekonstruktioner og opløsninger. I prometaphase begynder alle 46 kromosomer at migrere mod midten af cellen, hvor de vil danne en linje vinkelret på den retning, i hvilken cellen snart trækkes fra hinanden. På hver side af denne linje, kaldet metafasepladen, er strukturer kaldet centrosomer; fra disse udstråler proteinfibre kaldet mikrotubuli, som danner den mitotiske spindel. Disse fibre forbinder sig til centromererne af individuelle kromosomer på hver side på et punkt kaldet kinetochore, hvor de indgår i en slags trækkraft for at sikre, at kromosomerne, eller nærmere bestemt deres centromerer, danner en perfekt lige linje langs metafasepladen. (Forestil dig en deling af soldater, der går fra at stå i en genkendelig række og søjler - en slags "prometafase" - til en stiv, inspektionsklar formation - svarende til "metafase.")

I anafase, den korteste og mest dramatiske fase af mitose, spindelfibrene trækker kromatiderne fra hinanden ved deres centromerer, med en kromatid trukket mod centrosomet på hver side. Den snart delte celle ser nu aflange ud under et mikroskop og er "federe" på hver side af metafasepladen. Endelig, i telofase, dannes to datterkerner fuldstændigt ved udseendet af kernemembraner; denne fase er som en profase, der køres omvendt. Efter telofase deler cellen sig i to (cytokinesis).
Oversigt over meiose

Meiose udspiller sig i specialiserede celler i gonaderne (testikler hos mænd, æggestokke hos kvinder). I modsætning til mitose, der skaber "hverdagslige" celler til inklusion i eksisterende væv, skaber meiose gameter, som smelter sammen med gameter af det modsatte køn i befrugtning.

Meiose er opdelt i meiose I og meiose II. I meiose I, i stedet for at alle 46 kromosomer danner en linje langs metafasepladen som i mitose, "sporer de homologe kromosomer" hinanden og parres, og udveksler noget DNA i processen. Det vil sige, at moderlig kromosom 1 forbinder med faderligt kromosom 1 og så videre for de andre 22 kromosomer. Disse par kaldes bivalenter.

For hver bivalent kommer det homologe kromosom fra faderen til at hvile på den ene side af metafasepladen, og det homologe kromosom fra moderen hviler på den anden. Dette forekommer uafhængigt i hver bivalent, så et tilfældigt antal paternalt fremkaldte og maternalt fremkaldte kromosomer vinder op på hver side af metafasepladen. Processerne med DNA-udveksling (alias rekombination) og tilfældig foring (aka uafhængigt sortiment) sikrer mangfoldighed i afkom på grund af det næsten ubegrænsede DNA-interval, der resulterer i gametdannelse. , hver dattercelle har en replikeret kopi af alle 23 kromosomer snarere end 46 chromatider a la mitose. Alle 46 centromerer er således uforstyrrede ved begyndelsen af meiose II.

Meiosis II er til alle praktiske formål en mitotisk opdeling, da kromatiderne fra meiose jeg adskiller ved centromererne. Det endelige resultat af begge stadier af meiose er fire datterceller i to forskellige identiske par, hver med 23 enkeltkromosomer. Dette muliggør bevarelse af 46 kromosomer, når mandlige gameter (spermatocytter) og kvindelige gameter (ooctyes) deltager i befrugtning.
Prophase in Mitosis

Prophase optager over halvdelen af mitosen. Den nukleare membran nedbrydes og danner små vesikler, og kernen i kernen går i opløsning. Centrosomet deles i to, hvorved de resulterende komponenter tager ophold på modsatte sider af cellen. Disse centrosomer begynder derefter at generere mikrotubuli, der vifter ud mod metafasepladen, måske ligner måden en edderkoppes genererer sin bane. De individuelle kromosomer bliver fuldstændigt kompakte, hvilket gør dem mere genkendelige under et mikroskop og muliggør let visualisering af søsterkromatiderne og centromeren derimellem.
Prophase in Meiosis

Meiose-profilen I inkluderer fem stadier. I leptotenfasen begynder alle strukturer af de endnu ikke parrede homologe kromosomer at kondensere, svarende til hvad der forekommer i profase i mitose. I zygotenfase forbinder de homologe kromosomer sig i en proces kaldet synapsis med en struktur kaldet det synaptonemal kompleks, der dannes mellem homologerne. I pachytene-fasen forekommer rekombination mellem homologe kromosomer (også kaldet "overkrydsning"); tænk på dette, mens du måske handler med en sok og en hat med et søskende, som du tæt ligner udseende og påklædning. I diplotenfasen begynder den bivalente at adskille sig, men homologerne forbliver fysisk sammenføjede ved deres chiasmata. Til sidst, ved diakinesis, fortsætter kromosomerne med at trække sig længere fra hinanden, med chiasmataene bevæger sig mod deres ender.

Det er vigtigt at erkende, at uden meiose, og uden begivenhederne i profase, specifikt, meget lidt variation mellem forskellige Blandingen af genetisk materiale, der forekommer i denne fase, er hele essensen af seksuel reproduktion.

Prophase II, der forekommer i de ikke-identiske datterceller dannet af meiose I, ser de enkelte kromosomer igen kondensere til genkendelige former , med den nukleare membran opløst, når den mitotiske spindel dannes.