11.2: Mejoza I

Meiosis I
JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
Meiosis I
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

191,782 Views

01:49 min
March 11, 2019

Overview

Mejoza to starannie zaplanowany zestaw podziałów komórkowych, których celem – u ludzi – jest wytworzenie haploidalnych plemników lub jajeczek, z których każdy zawiera połowę liczby chromosomów obecnych w komórkach somatycznych w innych częściach ciała. Mejoza I jest pierwszym takim podziałem i obejmuje kilka kluczowych etapów, między innymi: kondensację replikowanych chromosomów w komórkach diploidalnych; parowanie chromosomów homologicznych i ich wymiana informacji; i wreszcie rozdzielenie chromosomów homologicznych za pomocą sieci opartej na mikrotubulach. Ten ostatni krok segreguje homologi między dwiema haploidalnymi komórkami prekursorowymi, które mogą następnie wejść w drugą fazę mejozy, mejozę II.

Skrzyżowanie i kompleks synaptonemalny

Wymiana równoważnych segmentów między chromosomami homologicznymi zachodzi wcześnie podczas mejozy I i jest określana jako skrzyżowanie. Proces ten opiera się na ścisłym powiązaniu takich homologów, które są przyciągane do siebie poprzez tworzenie między nimi łącznego szkieletu białkowego zwanego kompleksem synaptonemalnym. Do prawidłowego funkcjonowania kompleks wymaga trzech części: (1) pionowych elementów bocznych, które tworzą się wzdłuż skierowanych do wewnątrz stron dwóch zestawionych homologicznych chromosomów; (2) pionowy element centralny umieszczony między chromosomami; oraz (3) włókna poprzeczne lub poziome nici białkowe, które łączą elementy pionowe i centralne. Rezultat jest często porównywany do drabiny, z bocznymi elementami służącymi jako nogi i poprzecznymi włóknami podobnymi do szczebli. Co ważne, kompleks synaptonemalny pomaga w precyzyjnym ustawianiu chromosomów homologicznych, umożliwiając krzyżowanie się między równoważnymi odcinkami materiału genetycznego; Jednak ten framework jest przejściowy, a większość z niego rozpuszcza się po wystąpieniu takiej rekombinacji.

Mejoza i nieprawidłowości chromosomalne

Mejoza to skomplikowany proces, a błędy mogą się zdarzyć pomimo zabezpieczeń komórkowych. Czasami takie błędy są wynikiem nondysjunkcji, w której chromosomy nie są równomiernie podzielone między komórkami. Podczas mejozy I oznacza to, że para homologicznych chromosomów może znaleźć się w jednej z dwóch powstałych komórek, podczas gdy druga jest całkowicie pozbawiona chromosomu. Kiedy prekursor, który otrzymał oba homologi, wchodzi i kończy mejozę II, obie utworzone komórki potomne posiadają dwie kopie danego chromosomu, a nie oczekiwaną pojedynczą kopię.

Jednym z bardziej znanych skutków niedysjunkcji występującej podczas mejozy I jest trisomia 21, w której dana osoba ma trzy kopie chromosomu 21. Stan ten, powszechnie znany jako zespół Downa, charakteryzuje się wyraźnymi rysami twarzy, opóźnieniami rozwojowymi i wadami serca. Chociaż dokładna przyczyna niedysjunkcji skutkującej zespołem Downa i innymi trisomiami jest zmienna, może to być wynikiem problemów z aparatem mikrotubul, który oddziela chromosomy, lub defektów w białkach, które łączą chromosomy ze sobą.

Transcript

U ludzi komórki prekursorowe płci przechodzą mejozę, proces z dwoma podziałami zwanymi mejozą jeden i dwa, w celu wytworzenia haploidalnych plemników lub komórek jajowych.

Faza pierwsza rozpoczyna mejozę pierwszą, w której chromatyna komórki diploidalnej, obejmująca jeden ojcowski i jeden matczyny zestaw genetyczny, ulega kondensacji. W ten sposób powstają typowe chromosomy w kształcie litery X, które zakotwiczają się w otoczce jądrowej.

Ojciec i matka odziedziczyli kopie tego samego chromosomu poprzez rozwój nici białkowych między nimi i są zorientowane, tak że równoważne geny ustawiają się w jednej linii.

Takie homologiczne chromosomy następnie zamieniają się częściami podczas krzyżowania i pozostają przymocowane w miejscu wymiany, nawet gdy nici między nimi rozpuszczają się. Na zewnątrz jądra pojawia się aparat wrzeciona mejotycznego, który obejmuje mikrotubule emanujące z centrosomów.

Podczas pierwszej prometafazy otoczka jądrowa ulega dyspersji, a na centromerach tworzą się kinetochory białkowe. Mikrotubule następnie wydłużają się i łączą z tymi strukturami, mocując każdy homologiczny chromosom w parze do innego bieguna.

W metafazie pierwszej pary ustawiają się losowo wzdłuż linii środkowej komórki, a anafaza pierwsza jest zaznaczona przez retrakcję mikrotubul, która dzieli homologiczne chromosomy.

Komórka również się wydłuża i następuje telofaza pierwsza, w której chromosomy osiadają po przeciwnych stronach, wiotczeją i są otoczone otoczkami jądrowymi. Jednocześnie cytoplazma dzieli się, tworząc parę komórek.

Tak więc mejoza pierwsza kończy się dwoma genetycznie odrębnymi komórkami haploidalnymi, z których każda zawiera jeden chromosom z każdej początkowo obecnej pary homologicznej.

Key Terms and definitions​

Learning Objectives

Questions that this video will help you answer

This video is also useful for