MEIOSE: FUNCTIE, FASEN EN HUN KENMERKEN - BIOLOGIE - 2026

De meiose is het type celdeling dat kenmerkend is voor eukaryote organismen waarvan de levenscyclus een fase van seksuele voortplanting is. Door dit proces wordt het aantal chromosomen in delende cellen gehalveerd, daarom wordt het ook wel 'reductieve deling' genoemd.

Volgens de grondslagen van de celtheorie "komt elke cel uit een andere cel" en is het bekend dat de ene cel aanleiding geeft tot een andere door een delingsproces dat bestaat uit de duplicatie van zijn interne componenten (DNA, eiwitten, enz.) ) en hun scheiding in twee "dochter" -cellen, die vrijwel identiek aan elkaar zijn.

Meiose samenvattingsschema: 1) Duplicatie van chromosomen 2) Koppeling van homologe chromosomen 3) Oversteken 4) Eerste meiotische deling (een van elk van de gedupliceerde chromosomen per dochtercel) 5) Tweede meiotische deling (een chromosoom van elk één per dochtercel) (Bron: Peter coxhead via Wikimedia Commons)

Dit proces maakt de continuïteit van het leven mogelijk en de "ongewijzigde" overdracht van genetisch materiaal naar volgende generaties. Meiose komt zowel voor in de cellen van meercellige organismen als in eencellige organismen (onder andere protozoa, gist en bacteriën).

Voor sommige organismen is dit de belangrijkste vorm van voortplanting en staat bekend als aseksuele voortplanting. De reproductie van meercellige levende wezens, die verschillende ontwikkelingscycli hebben, is echter iets complexer en impliceert dat alle cellen van hetzelfde organisme worden gevormd uit een heel speciale cel die een zygote wordt genoemd.

De zygote is het resultaat van een proces dat seksuele voortplanting wordt genoemd en waarbij twee gametische of seksuele cellen worden samengevoegd, geproduceerd door twee verschillende individuen (meestal een 'mannetje' en een 'vrouwtje') en die de helft van de genetische informatie bezitten. elk.

Het productieproces van deze geslachtscellen is wat in meercellige organismen bekend staat als meiose en heeft als belangrijkste functie het produceren van cellen met de helft van de chromosomale belasting, dat wil zeggen haploïde cellen.

Functie van meiose

Meiose is het centrale deel of "hart" van seksuele voortplanting, wat een evolutionair voordelige "acquisitie" lijkt te zijn, aangezien het door de meeste dier- en plantensoorten is overgenomen.

Dit proces omvat de combinatie van twee verschillende genomen, wat eindigt met de vorming van nakomelingen met een "nieuwe" genetische aanleg, wat op zijn beurt een toename van de variabiliteit impliceert.

Door deze reductieve celdeling produceren gespecialiseerde cellen in het lichaam van meercellige dieren en planten, bekend als kiemlijncellen, geslachts- of gametische cellen die, wanneer ze worden gefuseerd, aanleiding geven tot een cel die een zygote wordt genoemd. .

De reductie van het chromosomale aantal door meiose is een essentiële stap voor de vereniging van de twee geslachtscellen die worden geproduceerd om het diploïde chromosomale complement in de volgende generatie te "regenereren", waardoor de continuïteit van de soort wordt verzekerd.

Verlaging van het aantal chromosomen is mogelijk, omdat tijdens meiose een enkele ronde van DNA-replicatie wordt gevolgd door twee opeenvolgende ronden van chromosoomsegregatie.

Concurrentie voordeel

Het feit dat twee individuen zich seksueel voortplanten en de fusie van twee genetisch verschillende gameten optreedt, waarvan de chromosomen ook eerder zijn "gemengd" door middel van willekeurige processen ", kan een evolutionair voordeel betekenen vanuit het oogpunt van concurrentie.

Meiose, die cellen doet ontstaan ​​met een nieuwe genetische combinatie die samensmelten tijdens seksuele voortplanting, stelt de individuen die het product zijn van een dergelijke voortplanting in staat zich aan te passen om te overleven in omgevingen die op essentiële wijze variëren.

Eliminatie van "schadelijke" allelen

Omdat een populatie vatbaar is voor het verschijnen van nieuwe allelen door mutaties (waarvan er vele schadelijk of schadelijk kunnen zijn), kunnen meiose en seksuele voortplanting de snelle eliminatie van deze allelen bevorderen, waardoor hun accumulatie en verdere verspreiding wordt voorkomen.

Fasen van meiose

Het meiotische proces kan worden verklaard als de ‘scheiding’ of ‘verdeling’ van de chromosomen van een cel waarin de chromosomale belasting van de cel wordt verminderd, die plaatsvindt via twee divisies die bekend staan ​​als de eerste meiotische deling en de tweede meiotische deling. laatste vrij gelijkaardig aan de mitotische deling.

Zoals hieronder zal worden gezien, bestaat elk van de twee meiosen uit een profase, een metafase, een anafase en een telofase.

De fasen van meiose (Bron: Boumphreyfr via Wikimedia Commons)

- Eerste meiotische deling

Meiose I of de eerste meiotische deling begint met de vereniging van de leden van elk homoloog paar chromosomen (de maternale en vaderlijke chromosomen die diploïde organismen van hun ouders erven).

Koppel

Net als bij mitose, is de fase van de kiemlijncelcyclus die voorafgaat aan meiose de interface. Tijdens deze fase vindt de enige gebeurtenis van cellulaire DNA-replicatie plaats, die een maternaal en een vaderlijk chromosoom genereert (het zijn diploïde cellen) die elk uit twee zusterchromatiden bestaan.

Profase I

Tijdens profase I van meiose I vindt de vereniging of fysiek contact tussen homologe chromosomen (equivalente chromosomen van twee verschillende ouders, de vader en de moeder) plaats over hun gehele lengte.

Deze gebeurtenis staat bekend als synaps en het is het proces waarbij vier chromatiden worden geassocieerd, twee van elk homoloog chromosoom.Daarom wordt de resulterende structuur een tetrade of bivalent complex genoemd (het aantal tetraden in een cel tijdens profase is gelijk aan het haploïde aantal chromosomen).

In elke tetrad recombineren niet-zusterchromatiden, dat wil zeggen chromatiden die tot homologe chromosomen behoren, via een proces dat crossover wordt genoemd, wat resulteert in de genetische uitwisseling tussen chromosomen door willekeurige fragmenten op willekeurige posities te 'knippen en plakken'. het genereren van nieuwe gencombinaties.

Nadat recombinatie heeft plaatsgevonden, scheiden de centromeren van de homologe chromosomen zich en blijven ze alleen verenigd door regio's die bekend staan ​​als chiasmen, die overeenkomen met de crossover-locaties. De zusterchromatiden blijven echter via de centromeer gehecht.

Tijdens deze fase van meiose I groeien cellen en maken ze reservemoleculen aan. Bovendien wordt de vorming van de microtubuli-spil gewaardeerd en, in de late profase I, verdwijnt de nucleaire envelop en worden de chromatide tetrads duidelijk gezien onder de lichtmicroscoop.

Deze fase eindigt wanneer de tetrads op een lijn komen te staan ​​in het equatoriale vlak van de deelcel.

Metafase I

Tijdens metafase hechten de vezels van de microtubulusspil zich aan de centromeren van homologe chromosomen en aan tegenovergestelde polen van de cel; Dit is het tegenovergestelde van wat er gebeurt tijdens mitose, waarbij de centromeren van de zusterchromatiden aan tegenovergestelde polen aan microtubuli zijn bevestigd.

Anafase I

In deze fase scheiden de gedupliceerde homologe chromosomen zich, omdat ze naar tegenovergestelde polen van de cel worden "getrokken" dankzij de microtubuli van de spil. Bij elke pool wordt dus een willekeurige combinatie van chromosomen gevonden, maar slechts één lid van elk homoloog paar.

Tijdens anafase I blijven de zusterchromatiden aan elkaar gehecht via hun centromeren, wat verschilt van mitose, omdat tijdens mitotische anafase de zusterchromatiden worden gescheiden op tegenovergestelde polen van de cel.

Telofase I

Op dit punt "decondeneren" de chromatiden, dat wil zeggen dat ze minder zichtbaar worden onder de microscoop en hun karakteristieke vorm verliezen. De nucleaire envelop wordt gereorganiseerd en de cytokinese of scheiding van dochtercellen vindt plaats, die een haploïde aantal chromosomen hebben, maar die bestaan ​​uit gedupliceerde chromosomen (met hun twee chromatiden).

Tussen telofase I en de volgende meiotische deling is er een korte tijdsperiode die bekend staat als interkinesis, hoewel deze niet in alle organismen voorkomt.

- Tweede meiotische divisie

Tijdens de tweede deling worden de zusterchromatiden gescheiden, zoals gebeurt tijdens mitose, maar zonder dat het DNA eerder is gerepliceerd.

Profase II

Prophase II lijkt sterk op mitotische profase. In dit stadium is er geen vereniging van homologe chromosomen en geen cross-over.

In profase II worden de chromatiden weer zichtbaar, dat wil zeggen het chromatine condenseert. De spilvezels stralen vanaf elke pool uit en strekken zich uit naar de centromeren die de zusterchromatiden verbinden.

Ten slotte verdwijnt de nucleaire envelop en bereiken de microtubuli van tegenovergestelde polen het centromeer van elke chromatide en richten ze zichzelf op het equatoriale vlak van de cel.

Metafase II

Metafase II verschilt van metafase I wat betreft het aantal chromatiden dat op een lijn staat in het equatoriale vlak. In metafase I worden tetrads gezien, terwijl in II alleen de zusterchromatiden van hetzelfde chromosoom worden waargenomen, zoals in mitotische metafase.

Anafase II

In dit stadium scheiden de zusterchromatiden zich wanneer ze naar tegenovergestelde polen van de cel worden verplaatst. Vanaf dit moment wordt elke chromatide als een onafhankelijk chromosoom beschouwd.

Telophase II

Aan het begin van telofase regenereert de nucleaire envelop zich op de niet-gedupliceerde reeks homologe chromosomen die in elke pool van de cel was verdeeld, waarna cytokinese of scheiding van dochtercellen plaatsvindt.

De meiotische deling van een diploïde cel produceert vier haploïde cellen, die elk een andere combinatie van genen hebben, aangezien er recombinatie plaatsvond.

Referenties

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Essentiële celbiologie. Garland Science.
2. Bernstein, H., en Bernstein, C. (2013). Evolutionaire oorsprong en adaptieve functie van meiose. Bij meiose. IntechOpen.
3. Hunt, PA en Hassold, TJ (2002). Seks is belangrijk in meiose. Science, 296 (5576), 2181-2183.
4. Kleckner, N. (1996). Meiose: hoe zou het kunnen werken? Proceedings of the National Academy of Sciences, 93 (16), 8167-8174.
5. Solomon, EP, Berg, LR en Martin, DW (2011). Biologie (9e edn). Brooks / Cole, Cengage Learning: VS.
6. Villeneuve, AM en Hillers, KJ (2001). Vanwaar meiose? Cell, 106 (6), 647-650.