ข้อมูล

2020_Winter_Bis2a_Facciotti_Lecture_26 - ชีววิทยา

2020_Winter_Bis2a_Facciotti_Lecture_26 - ชีววิทยา


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

วัตถุประสงค์การเรียนรู้ที่เกี่ยวข้องกับ 2020_Winter_Bis2a_Facciotti_Lecture_26

  • เปรียบเทียบและเปรียบเทียบลำดับเหตุการณ์ที่ต้องเกิดขึ้นระหว่าง ไมโทซิสกับไมโอซิส และเหตุใดจึงจำเป็น: รวมถึงบทบาทของไมโครทูบูล โปรตีนจากมอเตอร์ เซนโทรโซม และระดับของการควบแน่นของดีเอ็นเอ
  • เปรียบเทียบและเปรียบเทียบพฤติกรรมของซิสเตอร์โครมาทิด โครโมโซม และโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันในไมโทซิสกับไมโอซิส
  • สร้างและอภิปรายภาพที่แสดงให้เห็นถึงความสำคัญของการข้ามผ่านและการแลกเปลี่ยนโครมาทิดระหว่างไมโอซิสที่ 1 และอธิบายว่าจะเกิดอะไรขึ้นหากเหตุการณ์ครอสโอเวอร์เหล่านี้ไม่เกิดขึ้น
  • ให้คำจำกัดความและสามารถใช้คำศัพท์ เฮเทอโรไซกัส, โฮโมไซกัส, มิวแทนต์, ชนิดพันธุ์ป่า, เด่น, ถอย, อัลลีล, ยีน, โลซิและโครโมโซมได้อย่างถูกต้อง
  • นิยามแฮพลอยด์และโพลิพลอยด์และอธิบายต้นทุนและผลประโยชน์บางประการของโพลิพลอยดี
  • อธิบายว่าการแยกอัลลีลและการแบ่งประเภทอิสระส่งผลให้เกิดการสืบทอดลักษณะผ่านกระบวนการไมโอซิสและการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศอย่างไร

การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ

การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศเป็นนวัตกรรมทางวิวัฒนาการในช่วงแรกหลังการปรากฏตัวของเซลล์ยูคาริโอต บนพื้นผิว ลูกหลานที่มีพันธุกรรมเหมือนกันกับพ่อแม่อาจดูเหมือนมีมากกว่าได้เปรียบ. พลังงานนั้นสามารถใช้จ่ายเกี่ยวกับการผลิตลูกหลานมากขึ้น ข้อดีเหล่านี้ของการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศซึ่งเป็นข้อเสียของการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศควรหมายความว่าจำนวนสปีชีส์ที่มีการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศควรมีจำนวนมากกว่า

อย่างไรก็ตาม สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ที่

เฉพาะ

ขึ้นอยู่กับการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศนั้นหายาก

เหตุใดการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศจึงเป็นเรื่องธรรมดา?

นี่เป็นหนึ่งในคำถามที่สำคัญทางชีววิทยาและเป็นจุดสนใจของการวิจัยมากมายตั้งแต่ครึ่งหลังของศตวรรษที่ยี่สิบจนถึงปัจจุบัน คำอธิบายที่เป็นไปได้คือความผันแปรที่การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศสร้างขึ้นในหมู่ลูกหลานมีความสำคัญมากต่อการอยู่รอดและการสืบพันธุ์ของลูกหลานเหล่านั้น แหล่งเดียวของการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมในสิ่งมีชีวิตที่ไม่อาศัยเพศคือการกลายพันธุ์ ในสิ่งมีชีวิตสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ การกลายพันธุ์

มีการสับเปลี่ยนอย่างต่อเนื่อง

ระหว่างรุ่นเมื่อพ่อแม่รวมจีโนมเฉพาะของพวกเขาและ

ยีนผสมกัน

มาผสมผสานกันโดยกระบวนการของ ไมโอซิส.

สมมติฐานราชินีแดง

ไม่มีคำถามว่าเรื่องเพศการสืบพันธุ์ให้ประโยชน์เชิงวิวัฒนาการแก่สิ่งมีชีวิตที่จ้างกลไกนี้ในการผลิตลูกหลาน. คำถามที่เป็นปัญหาคือทำไมถึงต้องเผชิญหน้ากับดูเหมือนสภาพที่มั่นคงการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศยังคงมีอยู่เมื่อมันยากขึ้นและให้กำเนิดลูกหลานน้อยลงสำหรับสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิด? ความแปรปรวนเป็นผลของการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ แต่เหตุใดการแปรผันอย่างต่อเนื่องจึงจำเป็น ป้อนสมมติฐาน Red Queen ซึ่งเสนอครั้งแรกโดย Leigh Van Valen ในปี 19731แนวคิดนี้มีชื่อว่าในการอ้างอิงถึงการแข่งขันของราชินีแดงในหนังสือของ Lewis Carroll ผ่านกระจกมอง ซึ่งราชินีแดงบอกว่าต้องวิ่งด้วยความเร็วเต็มที่เพื่อที่จะอยู่ในที่ที่หนึ่ง

ทุกสายพันธุ์coevolveกับสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ตัวอย่างเช่น ผู้ล่าcoevolveกับเหยื่อและปรสิตcoevolveกับเจ้าภาพของพวกเขา ตัวอย่างที่โดดเด่นของการวิวัฒนาการร่วมกันระหว่างผู้ล่าและเหยื่อของพวกมันคือการผสมผสานกันของค้างคาวบินกลางคืนและเหยื่อมอดของพวกมัน ค้างคาวหาเหยื่อโดยปล่อยเสียงคลิกสูง แต่ผีเสื้อกลางคืนได้พัฒนาหูธรรมดาๆ ให้ได้ยินเสียงคลิกเหล่านี้ เพื่อให้สามารถหลีกเลี่ยงค้างคาวได้ ผีเสื้อกลางคืนยังปรับพฤติกรรม เช่น บินหนีจากค้างคาวเมื่อได้ยินครั้งแรก หรือตกลงมาที่พื้นอย่างกะทันหันเมื่อจับค้างคาว ค้างคาวมีวิวัฒนาการการคลิก "เงียบ"ในความพยายามเพื่อหลบเลี่ยงการได้ยินของมอด ผีเสื้อกลางคืนบางตัวได้พัฒนาความสามารถในการตอบสนองต่อการคลิกของค้างคาวด้วยการคลิกของพวกมันเอง เพื่อเป็นกลยุทธ์ในการสร้างความสับสนให้กับความสามารถในการระบุตำแหน่งของค้างคาว

ความได้เปรียบเล็กๆ น้อยๆ ที่ได้มาจากการแปรผันที่เอื้ออำนวยทำให้สปีชีส์มีความได้เปรียบเหนือคู่แข่งที่ใกล้ชิด ผู้ล่า ปรสิต หรือแม้แต่เหยื่อ วิธีเดียวที่จะช่วยให้ร่วมกันพันธุ์เพื่อรักษาส่วนแบ่งของทรัพยากรก็เช่นกันปรับปรุงอย่างต่อเนื่องความสามารถในการอยู่รอดและให้กำเนิดลูกหลาน เมื่อสปีชีส์หนึ่งได้เปรียบ สปีชีส์อื่นก็ต้องพัฒนาความได้เปรียบด้วย มิฉะนั้น พวกมันจะเหนือกว่า. ไม่มีสายพันธุ์ใดที่ก้าวหน้าไปไกลเกินไปเพราะความแปรปรวนทางพันธุกรรมระหว่างลูกหลานของการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศทำให้ทุกสายพันธุ์มีกลไกในการผลิตบุคคลที่ดัดแปลง สปีชีส์ที่บุคคลตามไม่ทันจะสูญพันธุ์ บทกลอนของราชินีแดงคือ “การวิ่งทั้งหมดที่คุณสามารถทำได้เพื่ออยู่ในที่เดียวกัน” นี่เป็นคำอธิบายที่เหมาะสมของการวิวัฒนาการร่วมกันระหว่างสายพันธุ์ที่แข่งขันกัน

ไมโอซิส

การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศต้องการ การปฏิสนธิการรวมตัวของสองเซลล์จากสิ่งมีชีวิตสองชนิด หากเซลล์ทั้งสองนั้นแต่ละเซลล์มีโครโมโซมหนึ่งชุด แสดงว่าเซลล์ที่ได้จะมีโครโมโซมสองชุด เดี่ยว เซลล์มีโครโมโซมหนึ่งชุด ดิพลอยด์ เซลล์ประกอบด้วยโครโมโซมสองชุด จำนวนชุดของโครโมโซมในเซลล์

ถูกเรียก

ของมัน พลอย ระดับ. หากวัฏจักรการสืบพันธุ์ดำเนินต่อไป เซลล์ดิพลอยด์จะต้องลดจำนวนชุดโครโมโซมลงก่อนที่จะเกิดการปฏิสนธิอีกครั้ง มิฉะนั้นจำนวนชุดโครโมโซมจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าอย่างต่อเนื่องในทุกรุ่น ดังนั้น,

นอกจาก

การปฏิสนธิการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศรวมถึงการแบ่งนิวเคลียสที่ลดจำนวนชุดโครโมโซม

การแบ่งนิวเคลียสที่ก่อตัวเป็นเซลล์เดี่ยว ซึ่ง

ถูกเรียก

ไมโอซิส,

เกี่ยวข้องกับ

สู่ไมโทซิส ในการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส ทั้งนิวเคลียสของพ่อแม่และลูกจะอยู่ในระดับพลอยด์เดียวกัน—ซ้ำซ้อนสำหรับพืชและสัตว์ส่วนใหญ่ ไมโอซิส

พนักงาน

กลไกหลายอย่างเหมือนกับไมโทซีส อย่างไรก็ตาม นิวเคลียสเริ่มต้นจะเป็นแบบดิพลอยด์เสมอ และนิวเคลียสที่เกิดที่ส่วนท้ายของการแบ่งเซลล์แบบมีโอติกจะเป็นแบบเดี่ยว เพื่อให้จำนวนโครโมโซมลดลง ไมโอซิส

ประกอบด้วย

โครโมโซมซ้ำหนึ่งรอบและการแบ่งนิวเคลียสสองรอบ เพราะเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นระหว่างแต่ละขั้นของดิวิชั่นมีความคล้ายคลึงกัน

สำหรับเหตุการณ์ของไมโทซีสนั้นจะมีการกำหนดชื่อสเตจเดียวกัน

. อย่างไรก็ตาม เนื่องจากมีการแบ่งรอบสองรอบ

กำหนดขั้นตอนและขั้นตอนสำคัญ

ด้วย "ฉัน" หรือ "II" ดังนั้น, ไมโอซิส I

เป็น

ดิวิชั่น meiotic รอบแรกและ

ประกอบด้วย

prophase I, prometaphase I และอื่น ๆ ไมโอซิส IIซึ่งในรอบที่สองของการแบ่ง meiotic เกิดขึ้น รวมถึง prophase II, prometaphase II และอื่นๆ

ไมโอซิส I

ไมโอซิสนำหน้าโดยเฟสซึ่งประกอบด้วยจี1, S และ G2 เฟสซึ่งเกือบจะเหมือนกับเฟสก่อนหน้าไมโทซิส

คำทำนาย I

ในระยะแรกในการพยากรณ์ I ก่อนที่โครโมโซมจะสามารถถูกมองเห็นชัดเจนกล้องจุลทรรศน์ โครโมโซมที่คล้ายคลึงกันที่แนบมาด้วยตามคำแนะนำของพวกเขาไปยังซองจดหมายนิวเคลียร์โดยโปรตีน โครโมโซมที่คล้ายคลึงกันเป็นโครโมโซมที่คล้ายคลึงกัน แต่ไม่เหมือนกัน ตัวอย่างเช่น โครโมโซม 12 จากแม่ของคุณ และโครโมโซม 12 จากพ่อของคุณจะมีอยู่ในแต่ละเซลล์ของคุณ โครโมโซม 12 แต่ละตัวมียีนเดียวกัน โดยปกติแล้วจะอยู่ในตำแหน่งเดียวกัน อย่างไรก็ตาม ยีนแต่ละตัวสามารถเป็นอัลลีลที่แตกต่างกันได้ ยีน A บนโครโมโซม 12 จากแม่ของคุณอาจเป็นอัลลีล R' และยีน A บนโครโมโซม 12 จากพ่อของคุณอาจเป็นอัลลีลNS. ในสปีชีส์เช่นมนุษย์แม้ว่าโครโมโซมเพศ X และ Y จะไม่คล้ายคลึงกัน (ยีนส่วนใหญ่ต่างกัน) พวกมันมีพื้นที่คล้ายคลึงกันเล็กน้อยที่ช่วยให้โครโมโซม X และ Y สามารถจับคู่กันได้ในระหว่างการพยากรณ์ I บางส่วนsynaptonemalซับซ้อนพัฒนาเฉพาะระหว่างภูมิภาคของความคล้ายคลึงกัน มันจะสำคัญมากที่จะต้องเข้าใจว่าโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันคืออะไรเมื่อติดตามกระบวนการของไมโอซิส

สองคล้ายคลึงกันโครโซมแสดงก่อนการจำลองดีเอ็นเอ โครโมโซมแต่ละตัวมียีนสามตัวที่มีโลคัสทำเครื่องหมายไว้ โครโมโซมที่คล้ายคลึงกันมียีนที่เหมือนกันแต่ไม่เหมือนกัน พวกเขาแต่ละคนสามารถมีอัลลีลที่แตกต่างกันของแต่ละยีน
ที่มา: http://mrphome.net/mrp/Homologous_Chromosome.html

เป็นซองจดหมายนิวเคลียร์เริ่มแตกโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับโครโมโซมคล้ายคลึงกันทำให้ทั้งคู่อยู่ใกล้กัน NS synaptonemalซับซ้อนซึ่งเป็นโครงข่ายของโปรตีนระหว่างโครโมโซมที่คล้ายคลึงกัน ก่อตัวครั้งแรกที่ตำแหน่งเฉพาะแล้วจึงแพร่กระจายไปครอบคลุมความยาวทั้งหมดของโครโมโซม การจับคู่โครโมโซมที่คล้ายคลึงกันอย่างแน่นหนาถูกเรียกsynapsis. ในไซแนปซิสยีนบนโครมาทิดของโครโมโซมคล้ายคลึงกันซึ่งกันและกันอย่างแม่นยำ NSsynaptonemalคอมเพล็กซ์รองรับการแลกเปลี่ยนส่วนของโครโมโซมระหว่างโครมาทิดที่คล้ายคลึงกันที่ไม่ใช่พี่น้องกัน ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่าการข้ามผ่าน ข้ามกระป๋องถูกสังเกตมองเห็นหลังจากการแลกเปลี่ยนเป็น chiasmata (เอกพจน์= chiasma) (ดูรูปด้านล่าง)

ในช่วงเริ่มต้นของการพยากรณ์ I โครโมโซมที่คล้ายคลึงกันจะรวมตัวกันเพื่อสร้างไซแนปส์โครโมโซมถูกผูกมัดเข้าด้วยกันอย่างแน่นหนาและเรียงตัวกันอย่างสมบูรณ์แบบด้วยโครงข่ายโปรตีนที่เรียกว่า asynaptonemalซับซ้อนและโดยcohesinโปรตีนที่เซนโทรเมียร์

ตั้งอยู่ที่ช่วงเวลาตามsynaptonemalคอมเพล็กซ์คือชุดโปรตีนขนาดใหญ่ที่เรียกว่า ก้อนรวมตัวกันใหม่. แอสเซมบลีเหล่านี้ทำเครื่องหมายจุดของ chiasmata ในภายหลัง และไกล่เกลี่ยกระบวนการหลายขั้นตอนของ ครอสโอเวอร์—หรือการรวมตัวของยีน—ระหว่างโครมาทิดที่ไม่ใช่พี่น้อง ใกล้กับโหนดการรวมตัวใหม่ของโครมาทิดแต่ละอัน DNA ที่มีเกลียวคู่ถูกตัดออก,ตัดจบมีการปรับเปลี่ยน, และมีการเชื่อมต่อใหม่ระหว่างโครมาทิดที่ไม่ใช่ซิสเตอร์ เมื่อคำพยากรณ์ดำเนินไปsynaptonemalซับซ้อนเริ่มแตกลงและโครโมโซมเริ่มย่อ. เมื่อsynaptonemalซับซ้อนหายไปแล้วโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันยังคงเกาะติดกันที่ centromere และที่ chiasmata chiasmata ยังคงอยู่จนถึง anaphase I จำนวน chiasmata แตกต่างกันไปตามสายพันธุ์และความยาวของโครโมโซม ต้องมีอย่างน้อยหนึ่ง chiasma ต่อโครโมโซมสำหรับการแยกโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันอย่างเหมาะสมระหว่างไมโอซิส I แต่อาจมีมีมากเท่ากับ25. หลังจากครอสโอเวอร์synaptonemalซับซ้อนสลายลงและcohesinการเชื่อมต่อระหว่างคู่ที่คล้ายคลึงกันจะถูกลบออกด้วย ในตอนท้ายของคำทำนายที่ 1 คู่จัดขึ้นพร้อมกันที่ chiasmata (รูปด้านล่าง) และเรียกว่าtetrads เพราะตอนนี้มองเห็นโครมาทิดน้องสาวสี่คู่ของโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันแต่ละคู่

เหตุการณ์ครอสโอเวอร์เป็นแหล่งแรกของการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมในนิวเคลียสที่เกิดจากไมโอซิส เหตุการณ์ครอสโอเวอร์ครั้งเดียวระหว่างโครโมโซมที่ไม่ใช่พี่น้องที่คล้ายคลึงกันทำให้เกิดการแลกเปลี่ยนซึ่งกันและกันของ DNA ที่เทียบเท่ากันระหว่างโครโมโซมของมารดาและโครโมโซมของบิดา ตอนนี้เมื่อน้องสาวโครมาทิดถูกย้ายเป็น gameteเซลล์มันจะส่ง DNA บางส่วนจากผู้ปกครองคนใดคนหนึ่งและ DNA บางส่วนจากผู้ปกครองอีกคนหนึ่ง ซิสเตอร์ recombinant chromatid มีการผสมผสานระหว่างยีนของมารดาและบิดาที่ไม่เคยมีมาก่อนครอสโอเวอร์ ครอสโอเวอร์หลายตัวในแขนของโครโมโซมมีผลเช่นเดียวกัน โดยการแลกเปลี่ยนส่วนต่างๆ ของ DNA เพื่อสร้างโครโมโซมลูกผสม

ครอสโอเวอร์เกิดขึ้นระหว่างโครมาทิดที่ไม่ใช่น้องสาวของโครโมโซมที่คล้ายคลึงกัน ผลที่ได้คือการแลกเปลี่ยนสารพันธุกรรมระหว่างโครโมโซมที่คล้ายคลึงกัน


การอภิปราย NB ที่เป็นไปได้ จุด

อะไรคือความแตกต่างที่สำคัญระหว่าง Prophase I of Meiosis และ Prophase of Mitosis? เหตุใดความแตกต่างเหล่านี้จึงมีความสำคัญมาก


โพรเมตาเฟสผม

เหตุการณ์สำคัญในโพรเมทาเฟส Iเป็นการยึดติดของไมโครทูบูลของเส้นใยสปินเดิลกับโปรตีน kinetochore ที่เซนโทรเมียร์ โปรตีน Kinetochore คือมัลติโปรตีนคอมเพล็กซ์ที่ผูกเซนโทรเมียร์ของโครโมโซมกับไมโครทูบูลของสปินเดิลไมโทติค ไมโครทูบูลเติบโตจากเซนโตรโซมที่ขั้วตรงข้ามของเซลล์ ไมโครทูบูลเคลื่อนเข้าหาตรงกลางเซลล์และยึดติดกับโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันที่หลอมรวมตัวใดตัวหนึ่ง microtubules ยึดติดกับ kinetochore ของโครโมโซมแต่ละตัว เมื่อแต่ละสมาชิกของคู่ที่คล้ายคลึงกันติดอยู่กับขั้วตรงข้ามของเซลล์ ในระยะต่อไป ไมโครทูบูลสามารถดึงคู่ที่คล้ายคลึงกันออกจากกัน เส้นใยแกนหมุนที่ยึดติดกับ kinetochoreถูกเรียกไมโครทูบูล kinetochore เมื่อสิ้นสุดโปรเมตาเฟสฉันแนบ tetrad แต่ละอันถึงไมโครทูบูลจากทั้งสองขั้ว โดยมีโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันหนึ่งอันหันหน้าเข้าหาแต่ละขั้ว โครโมโซมที่คล้ายคลึงกันยังคงจัดขึ้นพร้อมกันที่เชียสมาตา นอกจากนี้เยื่อหุ้มนิวเคลียสได้พังทลายลงอย่างสิ้นเชิง

เมตาเฟส I

ในช่วงเมตาเฟสI, โครโมโซมคล้ายคลึงกันถูกจัดเรียงในใจกลางเซลล์โดยให้ kinetochores หันไปทางขั้วตรงข้าม คู่ที่คล้ายคลึงกันจะปรับทิศทางตัวเองแบบสุ่มที่เส้นศูนย์สูตร ตัวอย่างเช่น ifสมาชิกที่คล้ายคลึงกันทั้งสองของโครโมโซม 1 มีป้ายกำกับและNSจากนั้นโครโมโซมก็จะเรียงตัวกันa-b, หรือNS-NS.นี่เป็นสิ่งสำคัญในการพิจารณายีนที่มีเซลล์สืบพันธุ์ เนื่องจากยีนแต่ละตัวจะได้รับโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันเพียงหนึ่งในสองเท่านั้นนี้เรียกว่าการแบ่งประเภทเป็นอิสระ. จำได้ว่าโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันไม่เหมือนกัน พวกมันมีความแตกต่างกันเล็กน้อยในข้อมูลทางพันธุกรรมของพวกมัน ทำให้เซลล์สืบพันธุ์แต่ละตัวมีองค์ประกอบทางพันธุกรรมที่ไม่ซ้ำกัน

การสุ่มนี้เป็นพื้นฐานทางกายภาพสำหรับการสร้างรูปแบบที่สองของการแปรผันทางพันธุกรรมในลูกหลาน พิจารณาว่าโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันของสิ่งมีชีวิตที่มีการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศเป็นมรดกตกทอดมาแต่เดิมเป็นสองชุดที่แยกจากกัน หนึ่งชุดจากผู้ปกครองแต่ละชุด โดยใช้มนุษย์เป็นตัวอย่าง มีโครโมโซม 23 ชุดหนึ่งชุดในไข่ที่แม่บริจาคให้ พ่อให้โครโมโซมอีก 23 ชุดในตัวอสุจิที่ปฏิสนธิกับไข่ ทุกเซลล์ของลูกหลานหลายเซลล์มีสำเนาของโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันสองชุดดั้งเดิม ในการพยากรณ์ I ของไมโอซิส โครโมโซมที่คล้ายคลึงกันจะก่อตัวเป็นเตตราด ในเมตาเฟส I คู่เหล่านี้เรียงกันที่จุดกึ่งกลางระหว่างสองขั้วของเซลล์เพื่อสร้างเพลตเมตาเฟส เพราะมีโอกาสเท่ากันที่เส้นใยไมโครทูบูลจะพบโครโมโซมที่สืบทอดมาจากมารดาหรือบิดา การจัดเรียงของเตตราดที่แผ่นเมตาเฟสนั้นสุ่ม โครโมโซมที่สืบเชื้อสายมาจากมารดาใด ๆ อาจเผชิญกับเสาทั้งสองข้าง โครโมโซมที่สืบทอดมาจากพ่ออาจต้องเผชิญกับขั้วทั้งสอง การวางแนวของแต่ละ tetrad นั้นไม่ขึ้นกับการวางแนวของ tetrad อีก 22 ตัว

เหตุการณ์นี้ ซึ่งเป็นกลุ่มโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันแบบสุ่ม (หรืออิสระ) ที่แผ่นเมตาเฟสเป็นกลไกที่สองที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในเซลล์สืบพันธุ์หรือสปอร์ ในแต่ละเซลล์ที่ผ่านไมโอซิส การจัดเรียงของเตตราดจะแตกต่างกัน จำนวนรูปแบบเป็นที่พึ่งเกี่ยวกับจำนวนโครโมโซมที่ประกอบเป็นชุด มีความเป็นไปได้สองประการสำหรับการวางแนวที่แผ่นเมตาเฟส NSเป็นไปได้จำนวนการจัดตำแหน่งจึงเท่ากับ2NS, ที่ไหน NS คือจำนวนโครโมโซมต่อชุด มนุษย์มีโครโมโซม 23 คู่ ซึ่งส่งผลให้มีมากกว่าแปดล้านคู่ (223) เป็นไปได้แตกต่างทางพันธุกรรมเซลล์สืบพันธุ์ ตัวเลขนี้ไม่รวมความแปรปรวนที่ถูกสร้างไว้ก่อนหน้านี้ในซิสเตอร์โครมาทิดโดยครอสโอเวอร์ จากกลไกทั้งสองนี้ ไม่น่าเป็นไปได้อย่างยิ่งที่เซลล์เดี่ยวสองเซลล์ที่เกิดจากไมโอซิสจะมีองค์ประกอบทางพันธุกรรมเหมือนกัน (ดูรูปด้านล่าง)

เพื่อสรุปผลทางพันธุกรรมของไมโอซิส I ยีนของมารดาและบิดาถูกรวมตัวกันใหม่โดยเหตุการณ์ครอสโอเวอร์ที่เกิดขึ้นระหว่างคู่ที่คล้ายคลึงกันในระหว่างการพยากรณ์ I นอกจากนี้ การแบ่งประเภทของ tetrads แบบสุ่มบนแผ่น metaphase ทำให้เกิดการรวมกันที่เป็นเอกลักษณ์ของโครโมโซมของมารดาและบิดาที่จะเข้าสู่ gametes

สุ่มคละแบบอิสระระหว่างmetaphaseฉันสามารถแสดงให้เห็นโดยพิจารณาถึงเซลล์ที่มีโครโมโซมสองชุด (NS= 2).ในกรณีนี้, มีสองเป็นไปได้การจัดเตรียมที่ระนาบเส้นศูนย์สูตรในเมตาเฟส 1 ยอดรวมเป็นไปได้จำนวน gametes ที่แตกต่างกันคือ 2n โดยที่NSเท่ากับจำนวนโครโมโซมในชุด ในตัวอย่างนี้ มีชุดค่าผสมทางพันธุกรรมที่เป็นไปได้สี่ชุดสำหรับเซลล์สืบพันธุ์ กับNS= 23 ในเซลล์มนุษย์มีมากกว่า 8 ล้านเป็นไปได้การรวมกันของโครโมโซมของบิดาและมารดา

อนาเฟส I

ในแอนาเฟส I ไมโครทูบูลจะดึงโครโมโซมที่เชื่อมโยงออกจากกัน น้องสาวโครมาทิดยังคงเกาะติดแน่นด้วยกันที่เซนโทรเมียร์NSchiasmataหักในแอนาเฟส I ในขณะที่ไมโครทูบูลที่ติดอยู่กับไคเนโทคอร์ที่หลอมรวมดึงโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันออกจากกัน

Telophase I และ Cytokinesis

ใน telophase โครโมโซมที่แยกจากกันจะมาถึงขั้วตรงข้าม NSส่วนที่เหลือของเหตุการณ์เทโลเฟสทั่วไปอาจเกิดขึ้นหรือไม่เกิดขึ้นก็ได้ ขึ้นอยู่กับสายพันธุ์ ในสิ่งมีชีวิตบางชนิด โครโมโซมคลายตัวและเปลือกนิวเคลียร์ก่อตัวขึ้นรอบๆ โครมาทิดในเทโลเฟส I ในสิ่งมีชีวิตอื่น ไซโตไคเนซิส—การแยกทางกายภาพของส่วนประกอบไซโตพลาสซึมออกเป็นสองเซลล์ลูกสาว—เกิดขึ้นโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงของนิวเคลียส ในสัตว์เกือบทุกชนิดและเชื้อราบางชนิด ไซโตไคเนซิสแยกเนื้อหาของเซลล์ผ่านทางร่องแตกแยก (การหดตัวของแอคตินวงแหวนที่นำไปสู่การแบ่งไซโตพลาสซึม)ในพืชแผ่นเซลล์ก่อตัวขึ้นระหว่างเซลล์ cytokinesis โดย Golgi vesicles หลอมรวมที่ metaphase plate แผ่นเซลล์นี้จะนำไปสู่การก่อตัวของผนังเซลล์ที่แยกเซลล์ลูกสาวทั้งสองออกจากกัน

เซลล์เดี่ยวสองเซลล์คือจบผลลัพธ์ของการแบ่ง meiotic แรก เซลล์มีลักษณะเป็นเดี่ยวเพราะในแต่ละขั้วมีโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันเพียงคู่เดียว ดังนั้นจึงมีโครโมโซมครบชุดเพียงชุดเดียวนี่คือเหตุผลเซลล์ถือว่าhaploid—มีชุดโครโมโซมเพียงชุดเดียว ถึงแม้ว่าแต่ละ homolog จะยังคงอยู่ประกอบด้วยโครมาทิดสองพี่น้อง จำได้ว่าซิสเตอร์โครมาทิดเป็นเพียงการทำซ้ำของโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันหนึ่งในสองโครโมโซม (ยกเว้นการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นระหว่างการข้ามผ่าน) ในไมโอซิส II โครมาทิดน้องสาวสองคนนี้จะแยกจากกันสร้างเซลล์ลูกสาวเดี่ยวสี่เซลล์

ไมโอซิส II

ในบางสปีชีส์ เซลล์จะเข้าสู่เฟสสั้นๆ หรือ อินเตอร์ไคเนซิสก่อนเข้าสู่ไมโอซิส II. Interkinesis ขาดเฟส S ดังนั้นโครโมโซมไม่ซ้ำกัน. เซลล์ทั้งสองที่ผลิตในไมโอซิส I ผ่านเหตุการณ์ของไมโอซิส II แบบซิงโครไนซ์ ระหว่างไมโอซิส II โครมาทิดน้องสาวภายในเซลล์ลูกสาวทั้งสองแยกจากกัน สร้างเซลล์สืบพันธุ์เดี่ยวใหม่สี่เซลล์ กลไกของไมโอซิส II คือคล้ายกับไมโทซิส เว้นแต่เซลล์ที่แบ่งแต่ละเซลล์จะมีโครโมโซมคล้ายคลึงกันเพียงชุดเดียว ดังนั้นแต่ละเซลล์จึงมีโครมาทิดน้องสาวครึ่งหนึ่งเพื่อแยกออกเป็นเซลล์ดิพลอยด์ที่ทำไมโทซิส

คำทำนาย II

ถ้าโครโมโซมdecondensedใน telophase I พวกมันจะควบแน่นอีกครั้งถ้าเกิดซองนิวเคลียร์ขึ้นพวกมันแตกออกเป็นถุงๆ เซนโทรโซมที่ถูกทำซ้ำระหว่าง interkinesis ย้ายออกจากกันไปยังขั้วตรงข้ามและแกนใหม่ก่อตัวขึ้น.

โพรเมตาเฟสII

ซองจดหมายนิวเคลียร์พังหมดแล้วลงและแกนหมุนเป็นรูปเป็นร่างอย่างสมบูรณ์. โครมาทิดน้องสาวแต่ละคนสร้างไคเนโตคอร์ที่ยึดติดกับไมโครทูบูลจากขั้วตรงข้าม

เมตาเฟส II

ซิสเตอร์โครมาทิดถูกควบแน่นสูงสุดและจัดแนวที่เส้นศูนย์สูตรของเซลล์

อนาเฟส II

น้องสาวโครมาทิดถูกดึงแยกออกจากกันโดยไมโครทูบูล kinetochore และเคลื่อนไปทางขั้วตรงข้าม ไมโครทูบูลที่ไม่ใช่ไคเนโตชอร์จะยืดเซลล์ให้ยาวขึ้น

กระบวนการจัดตำแหน่งโครโมโซมแตกต่างกันระหว่างไมโอซิสที่ 1 และไมโอซิส II ในโพรเมตาเฟสผม,ไมโครทูบูลแนบกับหลอมkinetochoresของโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันและโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันจะถูกจัดเรียงที่จุดกึ่งกลางของเซลล์ในเมตาเฟส I ในแอนาเฟส I โครโมโซมที่คล้ายคลึงกันจะถูกแยกออกจากกัน. ในโปรเมทาเฟส II ไมโครทูบูลจะเกาะติดกับไคเนโทคอร์ของซิสเตอร์โครมาทิด และน้องสาวโครมาทิดมีการจัดที่จุดกึ่งกลางของเซลล์ในเมตาเฟส II ในแอนนาเฟส II,น้องสาวโครมาทิดแยกออกจากกัน.

Telophase II และ Cytokinesis

โครโมโซมมาถึงขั้วตรงข้ามและเริ่มที่จะคลายตัว. ซองจดหมายนิวเคลียร์ก่อตัวรอบโครโมโซม Cytokinesis แยกเซลล์ทั้งสองออกเป็นสี่เซลล์เดี่ยวที่ไม่ซ้ำกันณ จุดนี้นิวเคลียสที่เกิดขึ้นใหม่มีทั้งเดี่ยว เซลล์ที่ผลิตขึ้นมีลักษณะเฉพาะทางพันธุกรรมเนื่องจากการสุ่มประเภทโฮโมล็อกของบิดาและมารดา และเนื่องจากการรวมตัวกันใหม่ของโครโมโซมของมารดาและส่วนบิดา (ด้วยชุดของยีน) ที่เกิดขึ้นระหว่างครอสโอเวอร์มีการสรุปกระบวนการทั้งหมดของไมโอซิสไว้ในรูปด้านล่าง

เซลล์สัตว์ที่มีเลขซ้ำเป็นสี่ (2n = 4) ผ่านขั้นตอนของไมโอซิสเพื่อสร้างเซลล์ลูกสาวเดี่ยวสี่เซลล์


การอภิปราย NB ที่เป็นไปได้ จุด

คุณเคยเพลิดเพลินกับความสะดวกสบายของผลไม้ไร้เมล็ดหรือไม่? หากคุณเคยกินกล้วยสมัยนี้ แสดงว่าคุณได้บริโภคผลไม้ไตรพลอยด์ไปแล้ว แม้ว่าผลไม้ป่าจะเป็นแบบซ้ำและสามารถสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศได้ กล้วยไร้เมล็ดก็เกิดขึ้นจากการกลายพันธุ์ การผสมพันธุ์ตามแผน และสามารถขยายพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศได้ อธิบายว่าเหตุใดสิ่งมีชีวิต triploid จึงไม่สามารถผ่านไมโอซิสได้สำเร็จ คุณนึกถึงประโยชน์ของการเป็น triploid แทน diploid หรือไม่?


การเปรียบเทียบไมโทซิสและไมโอซิส

ไมโทซิสและไมโอซิสเป็นทั้งรูปแบบของการแบ่งนิวเคลียสในเซลล์ยูคาริโอต พวกเขามีความคล้ายคลึงกันบางอย่าง แต่ยังแสดงความแตกต่างที่ชัดเจนซึ่งนำไปสู่ผลลัพธ์ที่แตกต่างกันมาก ไมโทซิสคือการแบ่งนิวเคลียสเดี่ยวซึ่งส่งผลให้มีนิวเคลียสสองนิวเคลียสซึ่งมักจะถูกแบ่งเป็นสองเซลล์ใหม่ นิวเคลียสที่เกิดจากการแบ่งไมโทติคนั้นมีลักษณะทางพันธุกรรมเหมือนกันกับนิวเคลียสดั้งเดิม มีจำนวนโครโมโซมเท่ากัน หนึ่งชุดในกรณีของเซลล์เดี่ยวและสองชุดในกรณีของเซลล์ซ้ำ ในพืชส่วนใหญ่และสัตว์ทุกชนิด โดยทั่วไปจะเป็นเซลล์ไดพลอยด์ที่ได้รับไมโทซิสเพื่อสร้างเซลล์ไดพลอยด์ใหม่ ในทางตรงกันข้าม ไมโอซิสประกอบด้วยการแบ่งนิวเคลียสสองส่วน ส่งผลให้มีนิวเคลียสสี่นิวเคลียสซึ่งมักจะถูกแบ่งเป็นสี่เซลล์ใหม่ นิวเคลียสที่เกิดจากไมโอซิสไม่ได้มาจากพันธุกรรมเหมือนกันและมีโครโมโซมชุดเดียวเท่านั้น ซึ่งเป็นจำนวนครึ่งหนึ่งของชุดโครโมโซมในชุดเดิมเซลล์ซึ่งเป็นดิพลอยด์

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างไมโทซิสและไมโอซิสเกิดขึ้นในไมโอซิส I ซึ่งเป็นการแบ่งนิวเคลียสที่แตกต่างจากไมโทซิสอย่างมาก ในไมโอซิสที่ 1 คู่โครโมโซมที่คล้ายคลึงกันจะเชื่อมโยงกันถูกผูกไว้ด้วยกันกับsynaptonemalซับซ้อน พัฒนา chiasmata และรับการครอสโอเวอร์ระหว่างซิสเตอร์โครมาทิด และเรียงตามแนวเมตาเฟสเพลตในเตตราดด้วยเส้นใยไคเนโตชอร์จากเสาสปินเดิลฝั่งตรงข้ามที่ติดอยู่กับไคเนโตชอร์แต่ละตัวของโฮโมล็อกในเตตราดทั้งหมดนี้เหตุการณ์เกิดขึ้นเฉพาะในไมโอซิส I.

เมื่อ chiasmata แก้ไขและ tetradเสียขึ้นกับ homologs ย้ายไปหนึ่งขั้วหรืออีกอันหนึ่งระดับพลอย—จำนวนชุดของโครโมโซมในแต่ละนิวเคลียสในอนาคต—มีลดลงจากสองเป็นหนึ่ง ด้วยเหตุนี้ ไมโอซิสฉันถูกอ้างถึงเป็น ส่วนลด. ไม่มีการลดลงของระดับพลอยในระหว่างการแบ่งเซลล์

ไมโอซิส II มีความคล้ายคลึงกับการแบ่งเซลล์แบบไมโทติคมากกว่ามากในกรณีนี้โครโมโซมที่ซ้ำกัน (ชุดเดียวเท่านั้น) เรียงกันบนแผ่นเมตาเฟสที่มีไคเนโทคอร์ที่ถูกแบ่งซึ่งติดอยู่กับเส้นใยไคเนโตชอร์จากขั้วตรงข้าม ระหว่าง anaphase II เช่นเดียวกับใน mitotic anaphase kinetochores แบ่งและ chromatid น้องสาว - ตอนนี้เรียกว่าโครโมโซมถูกดึงไปหนึ่งขั้วในขณะที่พี่สาวอีกคนโครมาทิดถูกดึงไปยังอีกขั้วหนึ่ง ถ้าไม่ใช่เพราะความจริงที่ว่ามีครอสโอเวอร์ทั้งสองผลิตภัณฑ์ของแต่ละแผนกไมโอซิส II จะเหมือนกัน (เช่นในไมโทซิส) พวกมันต่างกันเพราะมีโครโมโซมอย่างน้อยหนึ่งตัวต่อโครโมโซมเสมอ ไมโอซิส II ไม่ใช่การแบ่งการรีดิวซ์เพราะถึงแม้ว่าจะมีสำเนาของจีโนมในเซลล์ผลลัพธ์น้อยลง แต่ก็ยังมีโครโมโซมชุดเดียว เหมือนกับมีอยู่ที่ส่วนท้ายของไมโอซิส I

ไมโอซิสและไมโทซิสนำหน้าด้วยการจำลองดีเอ็นเอรอบเดียว อย่างไรก็ตาม ไมโอซิสประกอบด้วยแผนกนิวเคลียร์สองส่วน เซลล์ลูกสาวทั้งสี่ที่เกิดจากไมโอซิสนั้นมีลักษณะเดี่ยวและแตกต่างกันทางพันธุกรรม เซลล์ลูกสาวที่เกิดจากไมโทซิสนั้นเป็นแบบดิพลอยด์และเหมือนกับเซลล์แม่

ความลึกลับของวิวัฒนาการของไมโอซิส

ลักษณะบางอย่างของสิ่งมีชีวิตนั้นแพร่หลายและเป็นพื้นฐานจนบางครั้งก็ยากที่จะจำได้ว่าพวกมันมีวิวัฒนาการเหมือนลักษณะที่เรียบง่ายอื่น ๆ ไมโอซิสเป็นชุดของเหตุการณ์ในเซลล์ที่ซับซ้อนเป็นพิเศษ ซึ่งนักชีววิทยามีปัญหาในการตั้งสมมติฐานและทดสอบว่าวิวัฒนาการมาได้อย่างไร แม้ว่าไมโอซิสพันกันอย่างแยกไม่ออกกับการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศและข้อดีและข้อเสียของมัน สิ่งสำคัญคือต้องแยกคำถามเกี่ยวกับวิวัฒนาการของไมโอซิสและวิวัฒนาการของเพศออกจากกัน เพราะไมโอซิสในระยะแรกอาจเป็นได้เปรียบด้วยเหตุผลที่ต่างไปจากตอนนี้ คิดนอกกรอบและจินตนาการถึงอะไรแต่เนิ่นๆประโยชน์จากไมโอซิสอาจเป็นแนวทางหนึ่งในการค้นพบว่าอาจมีวิวัฒนาการอย่างไร

ไมโอซิสและไมโทซิสแบ่งเซลล์ที่ชัดเจนกระบวนการและทำให้รู้สึกว่าไมโอซิสวิวัฒนาการมาจากไมโทซิส ความยากลำบากอยู่ที่ความแตกต่างที่ชัดเจนระหว่างไมโอซิสที่ 1 และไมโทซิส อดัม วิลกินส์ และ โรบิน ฮอลลิเดย์2 สรุปเหตุการณ์เฉพาะที่จำเป็นต้องเกิดขึ้นเพื่อวิวัฒนาการของไมโอซิสจากไมโทซิส ขั้นตอนเหล่านี้คือการจับคู่โครโมโซมที่คล้ายคลึงกัน การแลกเปลี่ยนครอสโอเวอร์ โครมาทิดน้องสาวที่ติดอยู่ระหว่างแอนนาเฟส และการปราบปรามการจำลองดีเอ็นเอในเฟส พวกเขาโต้แย้งว่าขั้นตอนแรกนั้นยากที่สุดและสำคัญที่สุด และการเข้าใจว่ามันวิวัฒนาการมาอย่างไรจะทำให้กระบวนการวิวัฒนาการชัดเจนขึ้น พวกเขาแนะนำการทดลองทางพันธุกรรมที่อาจให้ความกระจ่างเกี่ยวกับวิวัฒนาการของไซแนปซิส

มีวิธีอื่นในการทำความเข้าใจวิวัฒนาการของไมโอซิสที่กำลังดำเนินอยู่ แตกต่างรูปแบบของไมโอซิสมีอยู่ใน protists เซลล์เดียว บางอย่างดูเหมือนจะง่ายกว่าหรือเป็นรูปแบบ "ดั้งเดิม" ของไมโอซิส การเปรียบเทียบการแบ่งส่วนแบบไมโอติกของผู้ประท้วงที่แตกต่างกันอาจทำให้กระจ่างเกี่ยวกับวิวัฒนาการของไมโอซิส Marilee Ramesh และเพื่อนร่วมงาน 3 เปรียบเทียบยีนที่เกี่ยวข้องกับไมโอซิสในโปรติสต์เพื่อทำความเข้าใจว่าไมโอซิสอาจมีวิวัฒนาการเมื่อใดและที่ไหน แม้ว่าการวิจัยจะยังดำเนินต่อไป แต่การศึกษาล่าสุดเกี่ยวกับไมโอซิสในกลุ่มผู้ประท้วงชี้ให้เห็นว่าบางแง่มุมของไมโอซิสอาจมีวิวัฒนาการช้ากว่าส่วนอื่นๆ การเปรียบเทียบทางพันธุกรรมประเภทนี้สามารถบอกเราได้ว่าไมโอซิสส่วนใดที่เก่าแก่ที่สุดและกระบวนการของเซลล์ที่อาจยืมมาจากเซลล์ก่อนหน้านี้

ลิงค์การเรียนรู้

คลิกผ่านขั้นตอนต่างๆ ของแอนิเมชั่นเชิงโต้ตอบนี้เพื่อเปรียบเทียบกระบวนการแบ่งเซลล์แบบมีโอติกกับการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส: วิธีเซลล์แบ่งตัว

เชิงอรรถ

  1. Leigh Van Valen "กฎวิวัฒนาการใหม่" ทฤษฎีวิวัฒนาการ 1 (1973): 1-30
  2. อดัม เอส. วิลกินส์และโรบิน ฮอลลิเดย์ “วิวัฒนาการของไมโอซิสจากไมโทซิส” พันธุศาสตร์ 181 (2009): 3–12.
  3. มาริลี เอ. ราเมซShehre-Banoo Malik และ John M. Logsdon, Jr, "รายการสายวิวัฒนาการของยีน Meiotic: หลักฐานการมีเพศสัมพันธ์ใน Giardia และต้นกำเนิดของยูคาริโอตในช่วงต้นของไมโอซิส” ชีววิทยาปัจจุบัน 15 (2005):185–91.