Todos sabem que com a reprodução sexuada surge um novo organismo resultante da fusão de dois gametas (células sexuais). A gametogênese, ou a formação de células generativas, ocorre através de uma divisão específica chamada meiose. Qual é a essência desse processo, quais são suas etapas, contaremos neste artigo.
Um pouco de conhecimento geral
Para a maioria dos organismos heterossexuais em nosso planeta, a reprodução sexuada é característica. Nesse caso, os gametas possuem um conjunto de meio cromossomo, que é chamado de haploide (n). Como resultado da fusão dos gametas, um zigoto é formado, no qual a diploidia é restaurada, e o conjunto de cromossomos é designado 2n, que é a essência da meiose (brevemente).
Por exemplo, Drosophila (mosca da fruta) tem apenas 4 cromossomos - este é um conjunto diplóide. Os gametas em seu núcleo têm apenas 2 cromossomos. Nos humanos, em cada célula do núcleo existem 46 cromossomos e nos gametas (óvulo e espermatozóide) - 23 cada.
Masa restauração da diploidia durante a reprodução sexual é apenas uma pequena parte do que é a essência da meiose.
Cromossomos e cromátides
Para entender o material a seguir, é importante entender a diferença entre os dois.
Cromossomos (a designação n é usada) são chamados de portadores de material genético, mas simplesmente são moléculas de DNA (ácido desoxirribonucleico), multiplicadas em espiral e localizadas no núcleo de células de eucariotos (tendo um núcleo com uma bainha de membrana) organismos. Na forma em que estamos acostumados a vê-los em livros didáticos e livros de referência (a foto acima mostra os cromossomos humanos), eles se tornam perceptíveis apenas durante a interfase, antes da divisão celular, quando já duplicaram.
Mas as cromátides (indicadas com) - esta é apenas a parte estrutural do cromossomo, que já passou pelo processo de replicação (duplicação) na interfase antes da divisão celular. Uma cromátide é uma das duas cópias de DNA que estão conectadas neste momento por uma constrição especial (centrômero).
Enquanto duas cromátides estão conectadas por um centrômero, elas são chamadas de cromátides irmãs. E somente durante a divisão sexual das células (meiose) elas se separam e representam unidades independentes de material hereditário, e se o cruzamento ocorreu entre elas (mais sobre isso depois), então elas sofreram mudanças na sequência do gene.
Todos os cromossomos são diferentes em forma e tamanho dentro de um par homólogo (idêntico). Todo o conjunto de cromossomos em células da mesma espécie é chamado de cariótipo. Assim, em humanos, o cariótipo é de 46 cromossomos,dos quais 22 pares são homólogos ou autossomos, e 23 pares são cromossomos sexuais (X e Y). Nos gametas humanos (espermatozóide e óvulo) existe um meio (haplóide) conjunto de cromossomos - 23 autossomos e 1 cromossomo sexual (X ou Y).
Apenas a meiose fornece tal conjunto de gametas.
Divisão celular especial
Divisão específica com a formação de células germinativas - meiose (da palavra grega Μείωσις, que significa redução) é um conjunto de duas divisões celulares consecutivas, como resultado das quais o núcleo se divide duas vezes e os cromossomos apenas uma vez. Devido a isso, há uma diminuição (redução) do conjunto cromossômico nos gametas pela metade, que, ao se fundirem, restaura a diploidia do zigoto. Este é o seu significado biológico.
A meiose (suas fases) em todos os organismos vivos ocorre da mesma forma:
- A primeira divisão (redução), após a qual o número de cromossomos é reduzido pela metade.
- A segunda divisão (equação) ocorre como uma divisão simples (mitose). Também é chamado de nivelamento.
Primeira divisão meiótica
Durante a preparação de uma célula para divisão (interfase) no núcleo, o número de cromossomos dobra (são 4 n), o que é típico para células que se dividem por divisão simples (mitose). Nas células dos precursores dos gametas (nos humanos, espermatócitos e oócitos), essa duplicação não ocorre na interfase, e a célula inicia a meiose com um conjunto de cromossomos 2n e passaos seguintes passos:
- Prófase I. Nesta fase, os cromossomos tornam-se mais densos e mais próximos. Ocorre a conjugação (adesão) de cromossomos homólogos (um par), durante a qual ocorre o crossing over. Esse processo é característico apenas para a meiose (qual é a essência, descreveremos abaixo). Em seguida, os cromossomos são separados, a casca do núcleo da célula é destruída e o fuso de divisão começa a se formar.
- Metáfase I. As fibras do fuso ligam-se aos centrômeros dos cromossomos, e elas mesmas estão localizadas ao longo do equador de divisão uma em frente à outra, e não na mesma linha (como na mitose).
- Anáfase I. Os fios do fuso esticam os cromossomos até os pólos. Resumidamente, o significado e a essência da meiose estão nesta fase de divisão - os polos possuem n cromossomos.
- Telófase I. Nesta fase, os envoltórios nucleares são formados. Em animais e algumas plantas, ocorre uma divisão adicional do citoplasma e duas células filhas são formadas.
As células formadas entram em interfase, que é muito curta ou ausente.
Segunda divisão meiótica
Meiosis II tem as mesmas fases:
- Profase II. Os cromossomos tornam-se mais densos, as membranas nucleares desaparecem e o fuso de fissão começa a aparecer (foto acima).
- Durante a metáfase II, a formação do fuso continua, e os cromossomos estão localizados ao longo do equador de divisão.
- Anáfase II. Os cromossomos são esticados até os pólos da célula (foto abaixo).
- Telófase II. As membranas nucleares são formadas, o citoplasma é dividido entreduas células.
Com esta divisão, o número de cromossomos não muda, mas cada um deles consiste em apenas uma cromátide (unidade estrutural). Esta é a essência da meiose II. As células são formadas com um conjunto haplóide de cromossomos em cada (n).
Significação biológica da meiose
O que é, já ficou claro:
- A meiose é um mecanismo perfeito que garante a constância do cariótipo (número de cromossomos) de uma espécie inerente à reprodução sexuada.
- Devido a duas divisões consecutivas da meiose, o número de cromossomos nos gametas se torna haploide e torna-se lógico restaurar a diploidia quando eles se fundem (fertilizam) com a formação de um zigoto com o cariótipo diploide original.
- É a meiose que fornece tal propriedade dos organismos como variabilidade. Na prófase I - por crossing over, e na anáfase I - pelo fato de cromossomos homólogos com genes diferentes poderem terminar em gametas diferentes.
O que é Crossover
Voltemos à prófase I da meiose. É neste momento, quando os cromossomos homólogos se aproximam e quase se grudam, que pode ocorrer uma troca entre eles de qualquer sítio. É essa troca que se chama crossing over, que literalmente traduzido do inglês (crossing over) significa cruzar ou cruzar.
Em outras palavras, uma parte de um cromossomo pode trocar de lugar com a mesma parte de outro cromossomo do mesmo par. Este mecanismo fornece variabilidade genética recombinativa de organismos. embaralhandogenes leva ao aumento da biodiversidade dentro de uma única espécie.
Ciclo de vida e meiose
Dependendo de qual estágio do ciclo de vida a meiose ocorre, existem três tipos de meiose na biologia:
- Inicial (zigoto) ocorre imediatamente após a fertilização no zigoto. Esse tipo de meiose é típico de organismos com predominância da fase haploide no ciclo de vida. Estes são fungos (ascomicetes e basidomycetes), algumas algas (chlamydomonas), protozoários (sporozoa).
- A meiose intermediária (esporos) ocorre durante a formação de esporos em organismos com uma alternância uniforme de formas diplóides e haplóides. Estes são esporos superiores (musgos, musgos de clube, cavalinhas, samambaias), gimnospermas e angiospermas. Entre os animais, esse tipo de meiose é característico de protozoários marinhos foraminíferos.
- A meiose final (gamética) é inerente a todos os animais multicelulares, algas fucus e alguns protozoários (ciliados). Nesses organismos, a fase diplóide predomina no ciclo de vida, e apenas os gametas possuem um conjunto haploide de cromossomos.
Resumir
Os alunos se familiarizam com a essência da meiose na 6ª série quando estudam protozoários, algas e passam para o estudo de biologia vegetal. Este conceito-chave da biologia geral e dos mecanismos de formação de células germinativas (gametas) nos permite entender a semelhança de toda a vida em nosso planeta, entender os vários ciclos de vida de plantas e animais.
Além disso, é a meiose que devemos seragradecem a diversidade intraespecífica da espécie biológica Homo sapiens. Durante o estudo da biologia nas aulas subsequentes, os alunos continuam a estudar as fases da divisão sexual e, quando se familiarizam com a genética, as leis da hereditariedade e da variabilidade.
Estudar os mecanismos de várias divisões celulares nos permite entender a singularidade e conveniência das leis da natureza, que foram formadas ao longo de bilhões de anos de evolução em um único planeta do sistema solar. E tivemos a sorte de nascer nele.
