Dwa podstawowe typy podziału komórek, mitoza i mejoza, występują u roślin, zwierząt, protistów i grzybów.
U zwierząt mitoza występuje w komórkach organizmu, powodując wzrost, naprawę i utrzymanie tkanek organizmu. Każda komórka potomna jest genetyczną repliką oryginalnej komórki.
Mejoza występuje w rozmnażaniu płciowym, aby wygenerować zmienną gamety, czyli komórki jajowe i plemniki, które łączą się, tworząc nową osobę, inną niż rodzice.
Synapsis jest unikalnym sposobem, w jaki chromosomy ustawiają się w pierwszej części mejozy, zwanej „mejozą I”, więc występuje podczas mejozy, ale nie podczas mitozy. Każda para chromosomów łączy się ze sobą, często wymieniając materiał genetyczny między poszczególnymi chromosomami. Ta wymiana, zwana krzyżowaniem, jest ważnym sposobem zwiększenia zmienności genetycznej organizmów rozmnażających się płciowo.
Nowe kombinacje genetyczne
Mejoza wytwarza komórki z o połowę mniejszą liczbą chromosomów, niż zawierają komórki ciała, co nazywa się stanem haploidalnym, dzięki czemu potomstwo ma odpowiednią liczbę chromosomów.
U ludzi komórki ciała mają diploidalną lub podwojoną liczbę 46, z 23 parami chromosomów. Każda para ma chromosom matczyny i ojcowski, zwany chromosomami homologicznymi. Podczas mejozy dochodzi do dwóch podziałów, w wyniku których powstają haploidalne gamety z 23 pojedynczymi chromosomami.
Każda gameta ma unikalne kombinacje chromosomów matczynych i ojcowskich. To zmienność genetyczna jest ważne, aby organizmy mogły przystosować się do zmieniających się warunków. Dalsza zmienność genetyczna występuje podczas synapsy, kiedy materiał genetyczny jest wymieniany między chromatydami siostrzanymi podczas krzyżowania.
Jak dochodzi do synaps w mejozie?
Zanim rozpocznie się mejoza, homologiczne pary chromosomów zawarte w jądrze komórkowym replikują się, tworząc dwie pary siostrzanych chromatyd, z których każda jest utrzymywana razem przez struktury zwane centromerami.
Aby rozpocząć mejozę, błona jądrowa rozpuszcza się, a chromosomy skracają się i zagęszczają. Podczas tego pierwszego etapu, zwanego profazą I, dochodzi do synapsy. Dwie pary siostrzanych chromatyd łączą się ze sobą na swojej długości poprzez kombinacje RNA i białek zwane „kompleksem synaptomalnym”.
Połączone chromatydy nadal się skracają, zwijając się w tym procesie. Mogą się zazębiać do tego stopnia, że fragmenty siostrzanych chromatyd odrywają się i ponownie przyczepiają do przeciwna chromatyda, tak że część chromatydy matczynej znajduje się teraz na chromatydzie ojcowskiej i występku odwrotnie.
Nazywa przechodzić przez lub „rekombinacja”, proces ten dodatkowo wzbogaca zmienność genetyczną, wraz z czynnikami takimi jak losowe zapłodnienie.
Synapsis się kończy
Tak jak mejoza ja kontynuuje, podczas metafazy I synapsowane pary chromosomów homologicznych migrują do środka komórki i ustawiają się w szeregu. Chromosomy homologiczne matki i ojca mogą losowo przyporządkowywać się do lewej lub prawej strony komórki.
Następnie, podczas anafazy I, końce synaps i homologiczne pary chromosomów rozdzielają się i migrują na przeciwne strony komórki. W telofazie I podział komórkowy lokalizuje jeden typ każdej homologicznej pary chromosomów w każdej haploidalnej komórce potomnej, z chromatydami niosącymi w sobie krzyżowy materiał genetyczny.
Reszta mejozy
W mejoza II, dwie komórki z mejozy dzielę, aby oddzielić dwie siostrzane chromatydy par homologicznych. Powstałe gamety mają teraz haploidalną liczbę niesparowanych chromosomów siostrzanych. U ludzi męskie gamety są czterofunkcyjne plemniki. Mejoza u kobiet wytwarza jedno duże, funkcjonalne jajo i trzy małe (i ostatecznie odrzucone) komórki zwane ciałami polarnymi, które zawierają jądra, ale niewiele cytoplazmy.
Zmienność genetyczna w gametach pochodzi, po pierwsze, z niezależnego doboru poszczególnych chromosomów podczas każdy podział mejotyczny z chromatydami matczynymi i ojcowskimi rozproszonymi po komórkach potomnych w sposób losowy moda. U ludzi całkowita możliwa kombinacja parowania 23 chromosomów wynosi 8 324 608.
Drugim źródłem zmienności jest wymiana materiału genetycznego z krzyżowania podczas synapsy.