MIOZĂ: FUNCȚIE, FAZE ȘI CARACTERISTICILE LOR - BIOLOGIE - 2025

Meiozei este tipul de diviziune celulară care caracterizează organismele eucariote al căror ciclu de viață este o fază a reproducerii sexuale. Prin acest proces, numărul de cromozomi din celulele divizante este redus la jumătate, motiv pentru care este cunoscut și sub numele de „diviziune reductivă”.

Conform fundamentelor teoriei celulare „fiecare celulă provine de la o altă celulă” și se știe că o celulă dă naștere alteia printr-un proces de diviziune care constă în duplicarea componentelor sale interne (ADN, proteine ​​etc.) ) și separarea lor în două celule „fiice”, care sunt practic identice între ele.

Schema de rezumat a meiozei: 1) Duplicarea cromozomilor 2) Asocierea cromozomilor omologi 3) Trecerea peste 4) Prima diviziune meiotică (unul dintre fiecare dintre cromozomii duplicat pe celulă fiică) 5) A doua diviziune meiotică (un cromozom din fiecare una pe celula fiică) (Sursa: Peter coxhead prin Wikimedia Commons)

Acest proces permite continuitatea vieții și transmiterea „nealterată” a materialului genetic către generațiile următoare. Mioza apare atât în ​​celulele organismelor multicelulare, cât și în organisme unicelulare (protozoare, drojdie și bacterii, printre multe altele).

Pentru unele organisme aceasta este principala formă de reproducere și este cunoscută sub numele de reproducere asexuală. Cu toate acestea, reproducerea ființelor vii multicelulare, care au cicluri de dezvoltare diferite, este puțin mai complexă și implică faptul că toate celulele aceluiași organism sunt formate dintr-o celulă foarte specială numită zigot.

Zigotul este rezultatul unui proces numit reproducere sexuală, care implică fuziunea a două celule gametice sau sexuale, produse de doi indivizi diferiți (în general un „mascul” și o „femeie”) și care dețin jumătate din informațiile genetice fiecare.

Procesul de producție al acestor celule sexuale este ceea ce este cunoscut în organismele multicelulare sub denumirea de meioză și are funcția principală de a produce celule cu jumătate din încărcarea cromozomială, adică celule haploide.

Funcția meiozei

Meioza este partea centrală sau „inima” reproducerii sexuale, care pare a fi o „achiziție” în mod evolutiv avantajoasă, așa cum a fost adoptată de majoritatea speciilor de animale și plante.

Acest proces implică combinația a doi genomi diferiți, care se încheie cu formarea de urmași cu o „nouă” dotare genetică, ceea ce la rândul său implică o creștere a variabilității.

Prin această diviziune celulară reductivă, celulele specializate din corpul animalelor și plantelor multicelulare, cunoscute sub numele de celule liniare germinale, produc sex sau celule gametice care, atunci când sunt contopite, dau naștere unei celule numite zigot. .

Reducerea numărului cromozomial prin meioză este un pas esențial pentru unirea celor două celule sexuale produse pentru „regenerarea” complementului cromozomial diploid în generația următoare, asigurând continuitatea speciei.

Reducerea numărului de cromozomi este posibilă, deoarece în timpul meiozei o singură rundă de replicare a ADN-ului este urmată de două runde succesive de segregare a cromozomilor.

Avantaj competitiv

Faptul că doi indivizi se reproduc sexual și se produce fuziunea a doi gameți genetic diferiți, ai căror cromozomi au fost, de asemenea, anterior „mixați” prin procese aleatorii ”, poate însemna un avantaj evolutiv din punct de vedere al concurenței.

Meioza, care dă naștere celulelor cu o nouă combinație genetică care fuzionează în timpul reproducerii sexuale, permite persoanelor care sunt produsul unei astfel de reproducții să se adapteze pentru a supraviețui în medii care variază într-un mod esențial.

Eliminarea alelelor „dăunătoare”

Întrucât o populație este susceptibilă la apariția de noi alele prin mutații (multe dintre ele pot fi dăunătoare sau dăunătoare), meioza și reproducerea sexuală pot favoriza eliminarea rapidă a acestor alele, împiedicând acumularea lor și răspândirea în continuare.

Fazele meiozei

Procesul meiotic poate fi explicat ca „separare” sau „distribuție” a cromozomilor unei celule în a căror diviziune sarcina sa cromozomială este redusă, care apare prin două diviziuni cunoscute sub numele de prima diviziune meiotică și a doua diviziune meiotică, aceasta fiind ultima similară cu divizia mitotică.

După cum se va vedea mai jos, fiecare dintre cele două meioze este compusă dintr-o faza, o metafază, o anafază și o telofază.

Fazele meiozei (Sursa: Boumphreyfr prin Wikimedia Commons)

- Prima diviziune miiotică

Meioza I sau prima diviziune meiotică începe prin unirea membrilor fiecărei perechi omoloage de cromozomi (cromozomii materni și paterni pe care organismele diploide îi moștenesc de la părinții lor).

Interfață

Ca și în mitoză, faza ciclului de celule germinale care precede meioza este interfața. În această etapă, se produce singurul eveniment de replicare a ADN-ului celular, care generează un cromozom matern și un patern (sunt celule diploide) care constau fiecare din două cromatide surori.

Faza I

În timpul faza I a meiozei I, unirea sau contactul fizic între cromozomii omologi (cromozomi echivalenți de la doi părinți diferiți, tatăl și mama) apar pe toată lungimea lor.

Acest eveniment este cunoscut sub numele de sinapsă și este procesul prin care sunt asociate patru cromatide, câte două de la fiecare cromozom omolog, motiv pentru care structura rezultată este numită tetrad sau complex bivalent (numărul de tetradi într-o celulă în timpul faza este echivalent cu numărul haploid de cromozomi).

În fiecare tetrad, cromatide non-soră, adică cele aparținând cromozomilor omologi, se recombină printr-un proces numit crossover, care are ca rezultat schimbul genetic între cromozomi prin „tăierea și lipirea” fragmentelor aleatoare în poziții aleatorii, generând noi combinații de gene.

După apariția recombinării, centromerele cromozomilor omologi se separă, fiind unite numai de regiuni cunoscute sub numele de chiasme, care corespund siturilor crossover. Cromatidele surori rămân totuși atașate prin centromere.

În această fază a meiozei I, celulele cresc și sintetizează molecule de rezervă. În plus, formarea fusului microtubulilor este apreciată și, în faza I târzie, învelișul nuclear dispare, iar tetradele cromatice sunt clar observate sub microscopul ușor.

Această fază se încheie atunci când tetradii se aliniază în planul ecuatorial al celulei divizante.

Metafază I

În timpul metafazei, fibrele fusului microtubulului se atașează la centromele cromozomilor omologi și la poli opus ai celulei; Acest lucru este opus celui care se întâmplă în timpul mitozei, în care centromantele cromatidelor surori sunt atașate de microtubuli la poli opuși.

Anafază I

În această fază, cromozomii omologi dublați se separă, deoarece sunt „trași” spre poli opus ai celulei datorită microtubulilor fusului. La fiecare pol, apoi, se găsește o combinație aleatoare de cromozomi, dar numai un membru al fiecărei perechi omoloage.

În timpul anafazei I, cromatidele surori rămân atașate între ele prin centromerele lor, care diferă de mitoză, deoarece în timpul anafazei mitotice, cromatidele surori sunt separate la poli opus ai celulei.

Telofază I

În acest moment, cromatidele „decondensează”, adică devin mai puțin vizibile la microscop, pierzându-și forma caracteristică. Plicul nuclear este reorganizat și are loc citokineza sau separarea celulelor fiice, care au un număr haploid de cromozomi, dar care constă în cromozomi dublați (cu cele două cromatide ale acestora).

Între telofaza I și următoarea diviziune meiotică există o perioadă scurtă de timp cunoscută sub numele de interkinezie, deși nu apare la toate organismele.

- A doua diviziune miiotică

În timpul celei de-a doua diviziuni, cromatidele surori sunt separate, așa cum apare în timpul mitozei, dar fără ca ADN-ul să fie replicat anterior.

Faza II

Faza II este foarte asemănătoare cu faza mitotică. În această etapă nu există nicio unire a cromozomilor omologi și nici o crossover.

În faza II, cromatidele devin vizibile din nou, adică cromatina se condensează. Fibrele axului radiază de la fiecare pol, alungindu-se spre centromele care se alătură cromatidelor surori.

În cele din urmă, învelișul nuclear dispare și microtubulii de la poli opuși ajung la centromerul fiecărei cromatide, iar acestea sunt aliniate în planul ecuatorial al celulei.

Metafază II

Metafază II diferă de metafază I față de numărul de cromatide care se aliniază în planul ecuatorial. În metafază I, se observă tetradi, în timp ce în II se observă doar cromatidele surori ale aceluiași cromozom, ca în metafazele mitotice.

Anafază II

În această etapă, cromatidele surori se separă pe măsură ce sunt deplasate spre poli opuși ai celulei. Din acest moment, fiecare cromatidă este considerată un cromozom independent.

Telofaza II

La începutul telofazei, apoi, învelișul nuclear se regenerează pe setul de cromozomi omologi neduplici care au fost distribuiți în fiecare pol al celulei, după care are loc citokineza sau separarea celulelor fiice.

Diviziunea meiotică a unei celule diploide produce patru celule haploide, fiecare având o combinație diferită de gene, deoarece a avut loc recombinarea.

Referințe

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M., … și Walter, P. (2013). Biologia celulară esențială. Garland Science.
2. Bernstein, H., & Bernstein, C. (2013). Originea evolutivă și funcția adaptativă a meiozei. În meioză. IntechOpen.
3. Hunt, PA, & Hassold, TJ (2002). Sexul contează în meioză. Știință, 296 (5576), 2181-2183.
4. Kleckner, N. (1996). Meioză: cum ar putea să funcționeze? Proceedings of the National Academy of Sciences, 93 (16), 8167-8174.
5. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Biologie (ediția a 9-a). Brooks / Cole, Cengage Learning: SUA.
6. Villeneuve, AM, & Hillers, KJ (2001). De unde meioza? Celulă, 106 (6), 647-650.