Zwei grundlegende Arten der Zellteilung, Mitose und Meiose, kommen in Pflanzen, Tieren, Protisten und Pilzen vor.
Bei Tieren tritt die Mitose in Körperzellen auf, um Wachstum zu erzeugen und Körpergewebe zu reparieren und zu erhalten. Jede Tochterzelle ist eine genetische Nachbildung der ursprünglichen Zelle.
Meiose tritt bei der sexuellen Fortpflanzung auf, um Variablen zu erzeugen Gameten, oder Eizellen und Spermien, die sich zu einem neuen Individuum vereinigen, das sich von den Eltern unterscheidet.
Synapse ist die einzigartige Art und Weise, wie sich Chromosomen in der ersten Teilung der Meiose aneinanderreihen, die als "Meiose I" bezeichnet wird. Sie tritt also während der Meiose, aber nicht während der Mitose auf. Jedes Chromosomenpaar verbindet sich miteinander und tauscht oft genetisches Material zwischen den einzelnen Chromosomen aus. Dieser Austausch wird als Crossing-Over bezeichnet und ist ein wichtiger Weg, um die genetische Variabilität bei sich sexuell fortpflanzenden Organismen zu erhöhen.
Neue genetische Kombinationen
Meiose produziert Zellen mit halb so vielen Chromosomen wie in Körperzellen enthalten ist, ein sogenannter haploider Zustand, damit die Nachkommen die richtige Anzahl an Chromosomen haben.
Beim Menschen haben Körperzellen eine diploide oder verdoppelte Anzahl von 46 mit 23 Chromosomenpaaren. Jedes Paar hat ein mütterliches und ein väterliches Chromosom, die sogenannten homologen Chromosomen. Während der Meiose treten zwei Teilungen auf, um haploide Gameten mit 23 einzelnen Chromosomen zu produzieren.
Jeder Gamet hat einzigartige Kombinationen von mütterlichen und väterlichen Chromosomen. Diese genetische Variabilität ist wichtig, damit sich Organismen an sich ändernde Bedingungen anpassen können. Weitere genetische Variabilität tritt während der Synapse auf, wenn während des Crossovers genetisches Material zwischen Schwesterchromatiden ausgetauscht wird.
Wie Synapse bei Meiose auftritt
Bevor die Meiose beginnt, replizieren sich die homologen Chromosomenpaare, die im Zellkern enthalten sind, um zwei Paare von Schwesterchromatiden zu bilden, wobei jedes Paar durch Strukturen, die Zentromere genannt werden, zusammengehalten wird.
Um die Meiose zu beginnen, löst sich die Kernmembran auf und die Chromosomen verkürzen und verdicken sich. Während dieser ersten Phase, die als Prophase I bezeichnet wird, tritt Synapse auf. Die beiden Schwesterchromatiden verbinden sich entlang ihrer Länge durch Kombinationen von RNA und Proteinen, die als "synaptonemaler Komplex" bezeichnet werden.
Die verbundenen Chromatiden verkürzen sich weiter und wickeln sich dabei zusammen. Sie können so weit ineinandergreifen, dass Teile von Schwesterchromatiden abbrechen und wieder an den entgegengesetztes Chromatid, so dass ein Teil des mütterlichen Chromatids jetzt auf dem väterlichen Chromatid liegt und umgekehrt umgekehrt.
Namens überqueren oder "Rekombination", dieser Prozess bereichert die genetische Variabilität zusätzlich zu Faktoren wie der zufälligen Befruchtung.
Synapse endet
Wie Meiose ich Während der Metaphase I wandern die synapsierten homologen Chromosomenpaare zum Zentrum der Zelle und richten sich aus. Die mütterlichen und väterlichen homologen Chromosomen können sich nach dem Zufallsprinzip entweder der linken oder der rechten Seite der Zelle zuordnen.
Als nächstes trennen sich während der Anaphase I Synapsenenden und homologe Chromosomenpaare und wandern zu gegenüberliegenden Zellseiten. In der Telophase I lokalisiert die Zellteilung einen Typ jedes homologen Chromosomenpaares in jeder haploiden Tochterzelle, wobei die Chromatiden genetisches Crossover-Material in sich tragen.
Der Rest der Meiose
Im Meiose II, die beiden Zellen aus der Meiose teile ich, um die beiden Schwesterchromatiden der homologen Paare zu trennen. Die resultierenden Gameten haben nun eine haploide Anzahl ungepaarter Schwesterchromosomen. Beim Menschen sind die männlichen Gameten vier funktionelle Spermazellen. Die Meiose bei weiblichen Menschen produziert ein großes funktionsfähiges Ei und drei kleine (und schließlich verworfene) Zellen, die als Polkörperchen bezeichnet werden und Kerne, aber wenig Zytoplasma enthalten.
Die genetische Variabilität in den Gameten kommt erstens von der unabhängigen Ansammlung einzelner Chromosomen während jede meiotische Teilung mit mütterlichen und väterlichen Chromatiden, die zufällig über die Tochterzellen verteilt sind Mode. Beim Menschen beträgt die mögliche Gesamtkombination von 23 Chromosomenpaaren 8.324.608.
Die zweite Quelle der Variabilität ist der Austausch von genetischem Material aus dem Crossover während der Synapse.