Μετάφαση Μείωσης 1

Μείωση είναι ο τρόπος με τον οποίο αναπαράγονται τα σεξουαλικά κύτταρα, διαιρώντας τα χρωμοσώματά τους στο μισό για να δημιουργήσουν τέσσερα απλοειδή κύτταρα που είναι διαφορετικά από τα αρχικά κύτταρα που τα γέννησαν. Η μείωση έχει δύο διαφορετικές φάσεις:μείωση μία (μείωση I ) και μείωσις δύο (μείωση II). Αυτές οι φάσεις χωρίζονται περαιτέρω σε υποφάσεις και μεταφάση Το ένα είναι μια υποφάση της μείωσης.

Κατά τη διάρκεια της πρώτης μετάφασης, τα τετράδικα του κυττάρου συγκεντρώνονται στην πλάκα μετάφασης που βρίσκεται στα μισά του δρόμου μεταξύ των αντίθετων άκρων του κυττάρου. Μετά από αυτό, οι ίνες της ατράκτου προσκολλώνται στα χρωμοσώματα πιάνοντας τα κεντρομερή κάθε χρωμοσώματος. Οι κινετοχώρες των αντίστοιχων αδελφών χρωματίδων επανατοποθετούνται και μετακινούνται προς τον ίδιο πόλο του κυττάρου. Εξαιτίας αυτού, και οι δύο κινετοχώρες συνδέονται με τις ίνες της ατράκτου από τον αντίστοιχο αντίθετο πόλο τους. Αυτή είναι μια από τις κύριες διαφορές μεταξύ της μίτωσης και της μείωσης. Τα δύο χρωμοσώματα σε καθένα από τα ζεύγη χρωμοσωμάτων διαχωρίζονται το ένα από το άλλο κατά τη διάρκεια της πρώτης ανάφασης, της φάσης που ακολουθεί τη μετάφαση.

Με λίγα λόγια, αυτό συμβαίνει στην πρώτη μετάφαση της μείωσης. Ωστόσο, για να κατανοήσουμε καλύτερα τον σκοπό της πρώτης μετάφασης, πρέπει να τοποθετηθεί στο πλαίσιο ως μέρος της μείωσης συνολικά.

Τι είναι η Meiosis;

Τα κύτταρα στο σώμα σας διαιρούνται προκειμένου να αντικατασταθούν όταν τα παλιά φθείρονται. Αυτή η κυτταρική διαίρεση αναφέρεται ως μίτωση, αλλά η μείωση διαφέρει από τη μίτωση, επειδή ο στόχος είναι να παραχθούν σεξουαλικά κύτταρα – γαμέτες, ή σπέρμα και ωάρια – που θα συνδυαστούν με τα σεξουαλικά κύτταρα ενός άλλου ατόμου και θα περάσουν τον γενετικό κώδικα στο επόμενη γενιά. Με τη μείωση, τα θυγατρικά κύτταρα έχουν τα μισά χρωμοσώματα από το γονικό κύτταρο. Αντί για ένα διπλοειδές κύτταρο, ένα που έχει δύο σύνολα χρωμοσωμάτων, τα απλοειδή κύτταρα έχουν μόνο ένα σύνολο χρωμοσωμάτων. Τα απλοειδή κύτταρα που έχουν οι άνθρωποι είναι τα ωάρια και το σπέρμα και όταν ενωθούν δημιουργούν ένα πλήρες νέο διπλοειδές σύνολο.

Οι φάσεις της μείωσης

Η μείωση είναι παρόμοια με τη μίτωση με διαφορετικούς τρόπους, ωστόσο, υπάρχουν ορισμένες βασικές διαφορές μεταξύ των δύο διεργασιών. Γενικά, η μείωση χρησιμοποιεί παρόμοιες στρατηγικές και μηχανισμούς για να οργανωθεί και τα δύο σε ξεχωριστά χρωμοσώματα, αλλά η μείωση δεν χρειάζεται απλώς να διαχωρίσει τις αδελφές χρωματίδες όπως κάνει η μίτωση. Η μείωση πρέπει επίσης να διαχωρίσει τα μη πανομοιότυπα χρωμοσώματα που θα λάβει ένας μεμονωμένος οργανισμός από τους γονείς του, τα ομόλογα χρωμοσώματα. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω δύο διαφορετικών διαδικασιών διαίρεσης, με τον πρώτο κύκλο διαίρεσης να αναφέρεται ως μείωση ένα και ο δεύτερος κύκλος διαίρεσης να ονομάζεται μείωση δύο.

Επειδή η διαδικασία κυτταρικής διαίρεσης συμβαίνει δύο φορές, το γονικό κύτταρο παράγει τέσσερις γαμέτες αντί για δύο. Και οι δύο γύροι διαίρεσης περνούν από τέσσερις διαφορετικές φάσεις:πρόφαση, μετάφαση, ανάφαση και τελόφαση.

Μείωση Ι

Interphase and Prophase

Ένα σεξουαλικό κύτταρο πρέπει πρώτα να περάσει από τη μεσόφαση πριν εισέλθει στην πρώτη μείωση. Το κύτταρο αναπτύσσεται κατά τη διάρκεια της μεσόφασης και αρχίζει να δημιουργεί αντίγραφα των χρωμοσωμάτων του, προετοιμάζοντας την κυτταρική διαίρεση. Όταν ξεκινά η πρώτη φάση της μείωσης, οι διαφορές από τη μίτωση αρχίζουν να γίνονται σαφείς. Τα χρωμοσώματα αρχίζουν να συμπυκνώνονται κατά τη διάρκεια της μείωσης ενός και ζευγαρώνουν, με κάθε χρωμόσωμα να ευθυγραμμίζεται με τον ομόλογο συνεργάτη του. Τα χρωμοσώματα ευθυγραμμίζονται μεταξύ τους τέλεια, έτσι ώστε τα αντίστοιχα γονίδια σε κάθε ένα από τα χρωμοσώματα να είναι παράλληλα μεταξύ τους.

Αφού τα χρωμοσώματα ευθυγραμμιστούν, υποβάλλονται σε μια διαδικασία γνωστή ως διασταύρωση. Αυτό συμβαίνει όταν τα γονίδια διασπώνται, περνούν στο άλλο χρωμόσωμα και στη συνέχεια επανασυνδέονται. Αυτή η διαδικασία ανταλλαγής μεταξύ των χρωμοσωμάτων αναμειγνύει το DNA των δύο χρωμοσωμάτων και διευκολύνεται από δομές πρωτεΐνης που ονομάζονται συναπτονιμικό σύμπλεγμα. Οι περιοχές όπου γίνεται η διασταύρωση είναι βασικά τυχαίες, γεγονός που συμβάλλει στην προώθηση της γενετικής ποικιλότητας.

Μεταφάση Ι

Η μετάφαση της μείωσης ξεκινά μετά τη διασταύρωση. Κατά τη διάρκεια αυτής της φάσης, η μιτωτική άτρακτος αρπάζει τα χρωμοσώματα και αρχίζει να τα τραβάει, μετακινώντας τα προς την πλάκα μετάφασης στο κέντρο του κυττάρου. Αυτό μοιάζει πολύ με τη θέση των χρωμοσωμάτων στη μίτωση, αλλά σε αντίθεση με τη μίτωση, τα χρωμοσώματα συνδέονται με τους μικροσωληνίσκους μόνο από έναν πόλο της ατράκτου. Ως αποτέλεσμα, κάθε μισό του χρωμοσώματος συνδέεται με μικροσωληνίσκους από έναν πόλο, και έτσι τα ομόλογα ζεύγη χρωμοσωμάτων προετοιμάζονται για διαχωρισμό, αντί για μεμονωμένα χρωμοσώματα. Ο προσανατολισμός των ομόλογων ζευγών χρωμοσωμάτων είναι ουσιαστικά τυχαίος, σαν διασταύρωση.

Ανάφαση Ι

Κατά τη διάρκεια της πρώτης ανάφασης, τα ομόλογα που παρατάσσονται στην πλάκα μετάφασης στην προηγούμενη φάση απομακρύνονται από τη μιτωτική άτρακτο. Αφού χωριστούν από τον άξονα, έλκονται σε αντίθετους πόλους του κελιού. Οι αδελφές χρωματίδες δεν χωρίζονται από την άτρακτο, παραμένοντας μαζί.

Telophase I

Κατά τη διάρκεια της τελοφάσης, τα χρωμοσώματα που αποσπάστηκαν ολοκληρώνουν το ταξίδι τους στα αντίθετα άκρα του κυττάρου. Το εάν η πυρηνική μεμβράνη (η οποία υποβαθμίστηκε στα προηγούμενα βήματα) θα μεταρρυθμιστεί κατά τη διάρκεια της τελοφάσης ένα εξαρτάται από τον τύπο του κυττάρου, καθώς ορισμένοι οργανισμοί αποσυμπυκνώνουν τα χρωμοσώματα και αναμορφώνουν τη μεμβράνη κατά τη διάρκεια του ιόντος τελοφάσης, ενώ άλλοι οργανισμοί δεν το κάνουν . Δεν είναι απολύτως απαραίτητο να αναμορφωθεί η μεμβράνη επειδή τα κύτταρα θα προχωρήσουν σε έναν άλλο γύρο διαίρεσης στη μείωση II. Η κυτταροκίνηση, η διαδικασία που διαιρεί ένα κύτταρο σε δύο κύτταρα, ξεκινά συνήθως κατά τη διάρκεια αυτής της φάσης και δημιουργεί δύο απλοειδή κύτταρα.

Μείωση II

Αφού το κύτταρο ολοκληρώσει τη μείωση ένα, ετοιμάζεται για έναν άλλο γύρο διαίρεσης - τη μείωση δύο. Η μετάβαση από τη μείωση ένα στη μείωση δύο συμβαίνει χωρίς αντιγραφή του DNA στο κύτταρο. Σε σύγκριση με τη μείωση ενός, η μείωση δύο είναι μια συντομότερη, απλούστερη διαδικασία. Έχει επίσης περισσότερα κοινά με τη μίτωση παρά με τη μείωση, και η μείωση δύο μπορεί να θεωρηθεί ως μίτωση αλλά για απλοειδή κύτταρα.

Τα απλοειδή κύτταρα που δημιουργήθηκαν στη μείωση ένα ξεκινούν τη μείωση δύο έχοντας ένα μόνο χρωμόσωμα από κάθε ένα από τα αρχικά ζεύγη ομόλογων. Παρόλα αυτά, τα χρωμοσώματα μέσα στα απλοειδή κύτταρα εξακολουθούν να αποτελούνται από δύο αδελφές χρωματίδες. Οι αδελφές χρωματίδες θα διαχωριστούν κατά τη διαδικασία της μείωσης δύο, με το τελικό αποτέλεσμα να είναι απλοειδή κύτταρα με μη διπλά χρωμοσώματα.

Κατά τη διάρκεια της πρόφασης της μείωσης δύο, το πυρηνικό περίβλημα θα διασπαστεί αν χρειαστεί και τα χρωμοσώματα θα συμπυκνωθούν. Η μιτωτική άτρακτος σχηματίζεται καθώς τα κεντροσώματα μετακινούνται στα αντίθετα άκρα του κυττάρου. Οι μικροσωληνίσκοι της μιτωτικής ατράκτου θα αρχίσουν να συλλαμβάνουν τα χρωμοσώματα στην προφάση και θα συνεχίσουν αυτή τη δράση στη μετάφαση. (Το τελευταίο μισό της προφάσης αναφέρεται μερικές φορές ως προμετάφαση.)

Κατά τη δεύτερη μετάφαση, οι αδελφές χρωματίδες που έχουν συλληφθεί από τους μικροσωληνίσκους ανακατεύονται γύρω από τη μιτωτική άτρακτο. Τα χρωμοσώματα θα ευθυγραμμιστούν στην πλάκα της μετάφασης, όπως και στην πρώτη μετάφαση. Η ανάφαση της μείωσης δύο βλέπει το κύτταρο έτοιμο για κυτταροκίνηση, με τις αδελφές χρωματίδες να διαχωρίζονται και να μετακινούνται προς τα αντίθετα άκρα του κυττάρου.

Η τελοφάση δύο έχει τις πυρηνικές μεμβράνες στο κύτταρο να αρχίσουν να αναμορφώνονται και στη συνέχεια να αναπτύξουν τα αντίστοιχα σύνολα χρωμοσωμάτων τους. Τα χρωμοσώματα αποσυμπυκνώνονται τώρα και η κυτταροκίνηση τελειώνει, διαιρώντας τα δύο κύτταρα σε τέσσερα κύτταρα. Αυτά τα τέσσερα κύτταρα έχουν χρωμοσώματα μέσα τους που αποτελούνται από μία μόνο χρωματίδα. Αυτά τα μεμονωμένα χρωματιδικά κύτταρα θεωρούνται πλέον σεξουαλικά κύτταρα – ωάρια ή σπέρμα.

Γιατί είναι σημαντική η μετάφαση στο Meiosis One;

Κατά τη μετάφαση της πρώτης μείωσης, τα ομόλογα ζεύγη προσανατολίζονται στην πλάκα μετάφασης. Αυτός ο προσανατολισμός είναι απαραίτητος γιατί, χωρίς αυτόν, τα ομόλογα ζεύγη θα είχαν σημαντικά μικρότερη γενετική ποικιλότητα. Ο τυχαίος προσανατολισμός που συμβαίνει σημαίνει ότι υπάρχει ένας τεράστιος αριθμός διαφορετικών πιθανών διατάξεων για τα ομόλογα χρωμοσώματα. Χάρη σε αυτόν τον τυχαίο προσανατολισμό, για τα ανθρώπινα κύτταρα υπάρχουν πάνω από 8 εκατομμύρια πιθανοί διαφορετικοί γαμέτες που μπορούν να δημιουργηθούν. Όταν αυτές οι δυνατότητες πολλαπλασιάζονται με τη γενετική ανταλλαγή που συμβαίνει κατά την επεξεργασία, ο αριθμός των διαφορετικών πιθανών γαμετών που μπορούν να δημιουργηθούν είναι λειτουργικά άπειρος.

Πώς διαφέρει η μετάφαση 1 μεταξύ της μείωσης και της μίτωσης;

Η μετάφαση στη μίτωση είναι εξαιρετικά παρόμοια με τη μετάφαση μία της μείωσης, με μερικές σημαντικές διαφορές. Όπως και στη πρώτη μετάφαση της μείωσης, τα χρωμοσώματα ευθυγραμμίζονται στην πλάκα μετάφασης για κυτταρική διαίρεση, κινούμενα από τη μιτωτική άτρακτο. Οι βασικές διαφορές στη μετάφαση ένα της μίτωσης και της μείωσης είναι οι εξής:

Στη μίτωση τα μεμονωμένα χρωμοσώματα ευθυγραμμίζονται στην πλάκα μετάφασης, αυτά τα χρωμοσώματα έχουν δύο χρωματίδες το καθένα. Στη μείωση, τετράδες ή ζευγαρωμένα χρωμοσώματα που έχουν τέσσερις χρωματίδες παρατάσσονται στην πλάκα μετάφασης.

Οι χρωματίδες μπορούν να επεκταθούν ελεύθερα καθώς βρίσκονται στον ισημερινό της ατράκτου κατά τη μίτωση, ενώ στη μείωση τα ζευγαρωμένα χρωμοσώματα είναι σωστά προσανατολισμένα κατευθυνόμενα προς τους πόλους.

Στη μίτωση, τα κεντρομερή συνδέονται με ίνες ατράκτου και από τους δύο πόλους, ενώ στη μείωση οι ίνες της ατράκτου εκτείνονται μόνο από έναν από τους πόλους.

Τέλος, τα μιτωτικά χρωμοσώματα είναι γενετικά πανομοιότυπα ενώ τα μειοτικά χρωμοσώματα είναι ανόμοια λόγω των επιπτώσεων της διασταύρωσης.