MEIOSIS: CHỨC NĂNG, CÁC GIAI ĐOẠN VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA CHÚNG - SINH HỌC - 2026

Các giảm phân là loại phân chia tế bào đặc trưng sinh vật nhân chuẩn có vòng đời là một giai đoạn của sinh sản hữu tính. Thông qua quá trình này, số lượng nhiễm sắc thể trong các tế bào đang phân chia giảm đi một nửa, đó là lý do tại sao nó còn được gọi là "phân chia giảm phân".

Theo nguyên tắc cơ bản của lý thuyết tế bào "mọi tế bào đều sinh ra từ tế bào khác" và người ta biết rằng tế bào này sinh ra tế bào khác thông qua quá trình phân chia bao gồm nhân đôi các thành phần bên trong của nó (DNA, protein, v.v.) ) và sự phân tách của chúng thành hai tế bào "con", hầu như giống hệt nhau.

Sơ đồ tóm tắt về nguyên phân: 1) Sự nhân đôi của các nhiễm sắc thể 2) Sự bắt cặp của các nhiễm sắc thể tương đồng 3) Sự trao đổi chéo 4) Sự phân chia sinh học thứ nhất (một trong những nhiễm sắc thể được nhân đôi trên mỗi tế bào con) 5) Sự phân chia cộng sinh thứ hai (một nhiễm sắc thể từ mỗi tế bào một mỗi ô con) (Nguồn: Peter coxhead qua Wikimedia Commons)

Quá trình này cho phép sự sống liên tục và sự truyền vật chất di truyền "không thay đổi" cho các thế hệ tiếp theo. Meiosis xảy ra cả trong tế bào của sinh vật đa bào và sinh vật đơn bào (động vật nguyên sinh, nấm men và vi khuẩn, trong số nhiều sinh vật khác).

Đối với một số sinh vật, đây là hình thức sinh sản chính và được gọi là sinh sản vô tính. Tuy nhiên, sự sinh sản của các sinh vật đa bào, có các chu kỳ phát triển khác nhau, phức tạp hơn một chút và ngụ ý rằng tất cả các tế bào của cùng một sinh vật đều được hình thành từ một tế bào rất đặc biệt gọi là hợp tử.

Hợp tử là kết quả của một quá trình gọi là sinh sản hữu tính, bao gồm sự hợp nhất của hai tế bào giao tử hoặc tế bào sinh dục, được tạo ra bởi hai cá thể khác nhau (thường là "nam" và "nữ") và sở hữu một nửa thông tin di truyền. mỗi.

Quá trình sản xuất các tế bào sinh dục này là quá trình được biết đến ở các sinh vật đa bào với tên gọi meiosis và có chức năng chính là tạo ra các tế bào có tải trọng một nửa nhiễm sắc thể, tức là các tế bào đơn bội.

Chức năng của meiosis

Meiosis là phần trung tâm hoặc "trái tim" của sinh sản hữu tính, dường như là một sự "thu nhận" có lợi về mặt tiến hóa, vì nó đã được hầu hết các loài động thực vật áp dụng.

Quá trình này liên quan đến sự kết hợp của hai bộ gen khác nhau, kết thúc bằng việc hình thành thế hệ con cái với đặc tính di truyền "mới", do đó có nghĩa là tăng khả năng biến đổi.

Thông qua quá trình phân chia tế bào giảm phân này, các tế bào chuyên biệt trong cơ thể động vật và thực vật đa bào, được gọi là tế bào dòng mầm, tạo ra các tế bào giao tử hoặc giới tính, khi hợp nhất sẽ tạo ra một tế bào gọi là hợp tử. .

Sự giảm số lượng nhiễm sắc thể do meiosis là một bước cần thiết cho sự kết hợp của hai tế bào sinh dục được tạo ra nhằm "tái sinh" bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội ở thế hệ sau, đảm bảo tính liên tục của loài.

Có thể có sự giảm số lượng nhiễm sắc thể, vì trong quá trình meiosis, một vòng nhân đôi DNA đơn lẻ được theo sau bởi hai vòng phân li nhiễm sắc thể liên tiếp.

Lợi thế cạnh tranh

Thực tế là hai cá thể sinh sản hữu tính và sự hợp nhất của hai giao tử khác nhau về mặt di truyền xảy ra, mà nhiễm sắc thể của chúng trước đó cũng đã được “trộn lẫn” bằng các quá trình ngẫu nhiên ”, có thể có nghĩa là một lợi thế tiến hóa theo quan điểm cạnh tranh.

Meiosis, tạo ra các tế bào có tổ hợp gen mới hợp nhất trong quá trình sinh sản hữu tính, cho phép các cá thể là sản phẩm của quá trình sinh sản đó thích nghi để tồn tại trong các môi trường thay đổi theo cách thiết yếu.

Loại bỏ các alen "có hại"

Vì một quần thể dễ bị đột biến xuất hiện các alen mới (nhiều trong số đó có thể có hại hoặc có hại), meiosis và sinh sản hữu tính có thể giúp loại bỏ nhanh chóng các alen này, ngăn chặn sự tích lũy và lây lan của chúng.

Các giai đoạn của meiosis

Quá trình meiotic có thể được giải thích là sự "phân tách" hoặc "phân phối" của các nhiễm sắc thể của một tế bào mà số lượng nhiễm sắc thể của nó bị giảm xuống, xảy ra thông qua hai lần phân chia được gọi là lần phân chia meiotic thứ nhất và lần phân chia meiotic thứ hai, đây là cuối cùng khá giống với lần phân bào giảm nhiễm.

Như sẽ thấy bên dưới, mỗi meioses bao gồm một prophase, một metase, một anaphase và một telophase.

Các giai đoạn của bệnh meiosis (Nguồn: Boumphreyfr qua Wikimedia Commons)

- Phân chia meiotic đầu tiên

Meiosis I hay lần phân chia meiotic đầu tiên bắt đầu với sự kết hợp của các thành viên của mỗi cặp nhiễm sắc thể tương đồng (nhiễm sắc thể của mẹ và của cha mà các sinh vật lưỡng bội thừa hưởng từ cha mẹ của chúng).

Giao diện

Như trong nguyên phân, giai đoạn của chu kỳ tế bào mầm trước nguyên phân là giai đoạn phân chia. Trong giai đoạn này, sự kiện duy nhất của quá trình sao chép DNA của tế bào xảy ra, tạo ra nhiễm sắc thể của mẹ và của mẹ (chúng là các tế bào lưỡng bội) mà mỗi nhiễm sắc thể bao gồm hai nhiễm sắc thể chị em.

Prophase I

Trong quá trình dự phòng I của meiosis I, sự kết hợp hoặc tiếp xúc vật lý giữa các nhiễm sắc thể tương đồng (nhiễm sắc thể tương đương từ hai cặp cha mẹ khác nhau, cha và mẹ) xảy ra dọc theo toàn bộ chiều dài của chúng.

Sự kiện này được gọi là synapse và đó là quá trình mà bốn chromatid được liên kết với nhau, hai chromatid từ mỗi nhiễm sắc thể tương đồng, đó là lý do tại sao cấu trúc kết quả được gọi là phức hợp tetrad hoặc lưỡng trị (số lượng tetrads trong một tế bào trong quá trình prophase là tương đương với số lượng nhiễm sắc thể đơn bội).

Trong mỗi tetrad, các crômatit không phải chị em, tức là các nhiễm sắc thể thuộc các nhiễm sắc thể tương đồng, tái tổ hợp thông qua một quá trình được gọi là trao đổi chéo, dẫn đến sự trao đổi gen giữa các nhiễm sắc thể bằng cách "cắt và dán" các đoạn ngẫu nhiên ở các vị trí ngẫu nhiên, tạo ra các tổ hợp gen mới.

Sau khi tái tổ hợp xảy ra, tâm động của các nhiễm sắc thể tương đồng tách ra, chỉ còn lại liên kết với nhau bởi các vùng được gọi là chiasms, tương ứng với các vị trí trao đổi chéo. Tuy nhiên, các chromatid chị em vẫn được gắn qua tâm động.

Trong giai đoạn meiosis I này, các tế bào phát triển và tổng hợp các phân tử dự trữ. Ngoài ra, sự hình thành của trục vi ống được đánh giá cao và ở giai đoạn cuối prophase I, lớp vỏ hạt nhân biến mất và các tetrads chromatid được nhìn thấy rõ ràng dưới kính hiển vi ánh sáng.

Giai đoạn này kết thúc khi các tetrad xếp hàng trong mặt phẳng xích đạo của tế bào đang phân chia.

Phép ẩn dụ I

Trong quá trình chuyển hóa, các sợi của trục vi ống gắn vào tâm động của các nhiễm sắc thể tương đồng và ở các cực đối diện của tế bào; Điều này ngược lại với những gì xảy ra trong quá trình nguyên phân, trong đó tâm động của các chromatid chị em được gắn vào các vi ống ở các cực đối diện.

Anaphase I

Trong pha này, các nhiễm sắc thể tương đồng đã nhân đôi tách rời nhau, khi chúng được "kéo" về các cực đối diện của tế bào nhờ các vi ống của thoi. Khi đó, ở mỗi cực, một tổ hợp ngẫu nhiên của các nhiễm sắc thể được tìm thấy, nhưng chỉ có một thành viên của mỗi cặp tương đồng.

Trong quá trình anaphase I, các chromatid chị em vẫn gắn với nhau qua tâm động của chúng, điều này khác với nguyên phân, vì trong quá trình giảm phân, các chromatid chị em được tách ra ở các cực đối diện của tế bào.

Telophase I

Tại thời điểm này, các chromatid "phân rã", tức là chúng trở nên ít nhìn thấy hơn dưới kính hiển vi, mất đi hình dạng đặc trưng của chúng. Vỏ nhân được tổ chức lại và xảy ra quá trình phân bào hoặc phân li của các tế bào con, chúng có số lượng nhiễm sắc thể đơn bội, nhưng bao gồm các nhiễm sắc thể đã nhân đôi (với hai nhiễm sắc thể của chúng).

Giữa telophase I và sự phân chia meiotic tiếp theo có một khoảng thời gian ngắn được gọi là interkinesis, mặc dù nó không xảy ra ở tất cả các sinh vật.

- Phân chia meiotic thứ hai

Trong lần phân chia thứ hai, các chromatid chị em được tách ra, như xảy ra trong quá trình nguyên phân, nhưng không có DNA được sao chép trước đó.

Prophase II

Prophase II rất giống với prophase phân bào. Ở giai đoạn này không có sự kết hợp của các nhiễm sắc thể tương đồng và không có trao đổi chéo.

Trong prophase II, các nhiễm sắc thể lại xuất hiện, tức là nhiễm sắc trùng ngưng tụ. Các sợi trục phát xạ từ mỗi cực, kéo dài về phía tâm động nối với các cromatid chị em.

Cuối cùng, vỏ nhân biến mất và các vi ống từ các cực đối diện tiến đến tâm động của mỗi chromatid và chúng tự sắp xếp theo mặt phẳng xích đạo của tế bào.

Metaphase II

Metaphase II khác với Metaphase I về số lượng chromatid xếp hàng trong mặt phẳng xích đạo. Trong hoán vị I, các tetrads được nhìn thấy, trong khi ở II chỉ quan sát thấy các crômatit chị em của cùng một nhiễm sắc thể, như trong hoán vị phân bào.

Anaphase II

Trong giai đoạn này, các chromatid chị em tách ra khi chúng bị dịch chuyển về các cực đối diện của tế bào. Kể từ thời điểm này, mỗi chromatid được coi là một nhiễm sắc thể độc lập.

Telophase II

Khi bắt đầu telophase, vỏ nhân tái sinh trên bộ nhiễm sắc thể tương đồng không nhân đôi được phân bố ở mỗi cực của tế bào, sau đó xảy ra quá trình phân bào hoặc phân tách các tế bào con.

Sự phân chia sinh học của một tế bào lưỡng bội tạo ra bốn tế bào đơn bội, mỗi tế bào có một tổ hợp gen khác nhau, khi sự tái tổ hợp diễn ra.

Người giới thiệu

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Sinh học tế bào cần thiết. Khoa học Garland.
2. Bernstein, H., & Bernstein, C. (2013). Nguồn gốc tiến hóa và chức năng thích nghi của meiosis. Trong Meiosis. IntechOpen.
3. Hunt, PA và Hassold, TJ (2002). Tình dục quan trọng trong meiosis. Khoa học, 296 (5576), 2181-2183.
4. Kleckner, N. (1996). Meiosis: làm thế nào nó có thể hoạt động? Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia, 93 (16), 8167-8174.
5. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Sinh học (xuất bản lần thứ 9). Brooks / Cole, Cengage Learning: Hoa Kỳ.
6. Villeneuve, AM & Hillers, KJ (2001). Bệnh meiosis từ khi nào? Ô, 106 (6), 647-650.