Anatomie-Lexikon

redukční dělení buněk

definice

Meióza je speciální forma dělení jádra a je také známá jako dělení dospělosti. Obsahuje dvě divize, které proměňují diploidní rodičovskou buňku ve čtyři haploidní dceřiné buňky.

Každá z těchto dceřiných buněk obsahuje 1 chromatidový chromozom a nejsou identické. Tyto pohlavní buňky jsou potřebné pro sexuální reprodukci.

úvod

U mužů jsou zárodečné buňky spermatické buňky vytvořené ve varlatech. Ekvivalentem u žen jsou vaječné buňky, které má od narození.

Haploidní zárodečná buňka z každé z rodičů splývá do dvojité sady chromozomů, které lze nalézt ve všech ostatních tělesných buňkách.

Pokud je jedna z těchto dvou divizí vadná během meiózy, numerické chromozomální aberace, jako je trizomie 21 (známý jako Downův syndrom).

Jaká je funkce meiózy?

Funkcí meiózy je produkce zárodečných buněk u ženských i mužských živých tvorů. Ty jsou vyžadovány pro sexuální reprodukci a podle toho se vyskytují u savců a lidí.

Po meióze buňka s dvojitým (diploidní) Sada chromozomů čtyř buněk s jednoduchým (haploidní) Sada chromozomů.

Tato redukce v sadě chromozomů je velmi důležitá, protože jinak by během oplodnění došlo k fúzi dvou zárodečných buněk s dvojitou sadou chromozomů. Výsledkem by byla živá bytost se čtyřikrát (tetraploidní) Sada chromozomů. Tato abnormalita chromozomu představuje přibližně 5% všech potratů.

Kromě snížení počtu chromozomů a produkce zárodečných buněk má meióza další funkci. Náhodnou distribucí chromatidů do čtyř dceřiných buněk zajišťuje meióza genetickou rozmanitost.

Kromě náhodné distribuce genomu dochází také k výměně genetických informací mezi mateřskými a otcovskými chromozomy. Tento proces je znám jako cross-over a dále zvyšuje genetickou rekombinaci a rozmanitost.

Toto téma by vás mohlo také zajímat: Funkce buněčného jádra

Jaký je průběh meiózy?

Proces meiózy je vždy stejný a lze jej zhruba rozdělit na dvě části. Ty se zase skládají z několika fází, které jsou však v obou divizích identické.

První rozdělení meiózy

Meióza začíná zdvojnásobením dvou chromatidů, takže buňka má dvojitou sadu chromozomů se čtyřmi chromatidy.Poté následuje první rozdělení meiózy, ve kterém jsou dva páry chromozomů odděleny od sebe navzájem.

Výsledné dvě buňky mají každý chromozom se dvěma chromatidy. Toto dělení se nazývá redukční dělení, protože dvojitá sada chromozomů je poloviční. Běží v několika fázích, které mají stejné názvy jako v mitóze:

Prophase
Metafáze
Anafáze
Telophase.

Kromě toho je v této části meiózy genetický materiál stále rekombinován v chromozomech. Jedná se o výměnu určitých úseků DNA mezi dvěma chromozomy, která se nazývá cross-over.

Druhé rozdělení meiózy

Druhá část meiózy se skládá z takzvaného dělení rovnic. Zde jsou dvě sesterské chromatidy od sebe odděleny. Jsou vytvořeny celkem čtyři zárodečné buňky, které jako genetický materiál obsahují pouze jeden chromatid.

Stejně jako v prvním meiotickém dělení, čtyři fáze (Profáza, metafáze, anafáze, telofáza) znovu najít.

Separaci sesterských chromatidů ve druhé části meiózy lze srovnávat s mitózou, protože tam jsou chromatidy separovány a přitahovány k opačným pólům buněk.

Jaké jsou fáze meiózy?

Meióza je důležitá pro vývoj zárodečných buněk a lze ji rozdělit do různých fází. Nejprve je třeba rozlišovat mezi meiózou I a meiózou II. Tato klasifikace má smysl, protože během meiózy dochází ke dvěma buněčným dělení.

První dělení se nazývá redukční dělení, protože dva homologní chromozomy jsou od sebe odděleny. Jedna sada chromozomů je tak vytvořena z dvojité sady chromozomů.

Tuto první meiózu lze rozdělit do čtyř fází:

Prophase i
Metafáze I.
Anafáze I.
Telophase I.

Původní buňka má dva chromozomy, které jsou duplikovány replikací. Výsledkem je buňka se čtyřmi chromatidy.

V profáze jsou chromozomy stlačeny a přibližují se k sobě. Tato prostorová blízkost obou chromozomů je důležitá pro následující přechod. Oba chromozomy si vyměňují genetický materiál, což zvyšuje genetickou rozmanitost.

Dále přichází metafáze, ve které jsou dva homologní chromozomy uspořádány v rovníkové rovině. Současně je vytvořeno vřetenové zařízení.

V anafáze jsou páry chromozomů od sebe odděleny a přitahovány k opačným pólům buněk.

V poslední fázi, telofáze, se buněčná membrána stahuje, takže jsou vytvořeny dvě dceřiné buňky. Mají jednoduchou sadu chromozomů, ale skládají se ze dvou chromatidů.

Dále přichází druhé rozdělení meiózy. Toto se nazývá dělení rovnic a ovlivňuje obě haploidní dceřiné buňky. Během tohoto dělení se sesterské chromatidy od sebe oddělí, takže vzniknou celkem čtyři buňky s jednou chromatidou.

Meióza II je velmi podobná mitóze a lze ji také rozdělit do stejných fází:

Prophase II
Metafáze II
Anafáze II
Telophase II

V profáze sesterské chromatidy kondenzují a vřetenový aparát se začíná tvořit.

V metafázi jsou chromatidy uspořádány v rovníkové rovině tak, že jsou obě chromatidy přibližně ve stejné vzdálenosti od pólu buňky.

V anafázi jsou sesterské chromatidy od sebe odděleny a migrují směrem k pólu buňky.

V telofázi se buněčná membrána znovu zúží a vytvoří se nové jaderné obálky.

To vedlo k celkem čtyřem dceřiným buňkám, které obsahují jednoduchou sadu chromozomů ve formě chromatidu jako genetického materiálu.

Tyto zárodečné buňky, pohlavní buňky nebo gamety, jsou u obou pohlaví vytvořeny odlišně.

U žen jsou vaječné buňky přítomny od narození, ale jsou v jakémsi spícím režimu až do puberty. S nástupem pohlavní dospělosti každý měsíc dozrává vaječná buňka, kterou lze poté oplodnit.

U mužů produkce spermií ve varlatech začíná až na začátku puberty. Na rozdíl od žen jsou muži stále schopni formovat zárodečné buňky až do vysokého věku.

Jaký je rozdíl od mitózy?

Meióza je velmi podobná mitóze, pokud jde o druhé meiotické dělení, ale mezi dvěma děleními jádra buněk existují určité rozdíly.

Výsledek

Výsledkem meiózy jsou zárodečné buňky s jednoduchou sadou chromozomů, které jsou vhodné pro sexuální reprodukci. Mitóza vytváří dceřiné buňky, které jsou navzájem identické a mají dvojitou sadu chromozomů. Tyto buňky nemají funkci reprodukce, ale nahrazují staré, mrtvé nebo již plně funkční buňky těla.

Počet divizí

Dalším rozdílem mezi meiózou a mitózou je odlišný počet dělení. U meiózy jsou nutná dvě rozdělení. V prvním dělení redukce jsou odděleny dva páry chromozomů; v následujícím dělení rovnic jsou odděleny dva sesterské chromatidy.

Naproti tomu u mitózy stačí jedno rozdělení. V tomto jednom rozdělení jsou sesterské chromatidy odděleny tak, že vznikají dvě geneticky identické dceřiné buňky.

Doba trvání

Meióza a mitóza se však liší nejen svou funkcí a počtem rozdělení, ale také délkou trvání. Mitóza je relativně rychlý proces, jehož dokončení trvá asi hodinu. Na druhé straně meióza trvá mnohem déle a může stagnovat v jedné fázi po několik let nebo dokonce desetiletí.

To je případ vaječných buněk, které jsou již vytvořeny při narození, ale jsou všechny v režimu spánku, dokud nedosáhnou pohlavní dospělosti.

Vývoj mužských pohlavních buněk, spermií, trvá také asi 64 dní. Z toho asi 24 dní spadá do meiózy.

Více informací o tomto tématu naleznete na: Mitóza - jednoduše vysvětleno!

Co je přechod?

Cross-over popisuje výměnu genetického materiálu mezi dvěma chromatidy. Přitom se navzájem přibližují, kříží a poté si vyměňují určité fragmenty DNA.

Tento proces probíhá během dělení zárodečných buněk (redukční dělení buněk) namísto. Přechod lze přiřadit profázi I, kterou lze rozdělit do pěti fází.

Než začne první dělení meiózy, DNA se zdvojnásobí, takže v buňce jsou čtyři chromatidy. První fází profáze I je to Leptoten, ve kterém chromozomy kondenzují a stávají se viditelnými pod světelným mikroskopem.

Toto je další Zygoten, ve kterém se chromozomy k sobě blíží a je vytvořeno homologní párování chromozomů. Tato prostorová blízkost obou chromozomů je předpokladem pro schopnost výměny genetického materiálu. Současně se tvoří synaptonemální komplex. Jedná se o komplex několika proteinů, které se tvoří mezi chromozomy a zajišťují jejich přesnou polohu.

Dále Pachytan skutečný přechod nyní probíhá. Ve dvou předchozích fázích již došlo k zlomům v DNA. Nyní se dvě chromatidy protínají a body zlomu jsou opraveny. Mateřské a otcovské chromozomy si vyměňují malé segmenty DNA. Tyto přechody jsou pod světelným mikroskopem viditelné jako chiasmata.

v Diplom synaptonemální komplex se rozpouští a chromozomy jsou navzájem spojeny pouze na chiasmatech.

V poslední fázi profáze I, Diakinéza, rozpouští se jaderná membrána, začíná se hromadit mitotické vřeteno a meióza může probíhat v obvyklém pořadí.

Cross-over se používá pro intrachromozomální rekombinaci a spolu s náhodným přiřazením genetického materiálu zárodečným buňkám hraje důležitou roli v různých charakteristikách.

Jak dochází k trizomii 21?

Trizomie 21 je onemocnění, které je způsobeno trojnásobnou přítomností 21. chromozomu. Ve zdravých buňkách jsou chromozomy duplikovány, takže lidé mají celkem 46 chromozomů. Pacient s trizomií 21 má 47 chromozomů a má Downov syndrom.

Trojnásobná přítomnost 21. chromozomu je ve většině případů způsobena chybou v meióze.

Meióza změní buňku se 4 chromatidy na čtyři zárodečné buňky, každá s jednou chromatidou, dvěma děleními. K chybám však může dojít u obou splatností. Výsledkem je, že chromatidy nejsou správně distribuovány v zárodečných buňkách a následují zárodečné buňky se dvěma chromatidy.

Tyto zárodečné buňky mají duplikované jednotlivé chromozomy, u Downova syndromu 21. chromozom. Pokud se taková vaječná buňka spojí se zdravým spermatem, má embryo 21. chromozom ve třech kopiích.

Příznaky této numerické chromozomální aberace jsou různé a mohou se lišit v závažnosti. Často jsou takové děti duchovně retardované, zakrnělé a mají vrozené srdeční vady.

Riziko vzniku onemocnění se zvyšuje s věkem matky, takže mnoho starších těhotných žen dává přednost provedení testu na plodovou vodu.

Máte-li o toto téma další zájem, přečtěte si náš další článek níže: Downův syndrom