Tất cả các tế bào phát sinh từ các tế bào khác thông qua quá trình phân chia tế bào. Meiosis là một hình thức phân chia tế bào chuyên biệt tạo ra các tế bào sinh sản, chẳng hạn như bào tử thực vật và nấm và tế bào tinh trùng và trứng.
Nói chung, quá trình này liên quan đến một tế bào "cha mẹ" tách thành hai hoặc nhiều tế bào "con gái". Theo cách này, tế bào cha mẹ có thể truyền vật liệu di truyền của nó từ thế hệ này sang thế hệ khác.
Tế bào nhân chuẩn và nhiễm sắc thể của chúng
Dựa trên sự phức tạp tương đối của các tế bào của chúng, tất cả các sinh vật sống được phân loại rộng rãi là prokaryote hoặc eukaryote. Prokaryote, chẳng hạn như vi khuẩn, bao gồm một tế bào duy nhất có cấu trúc bên trong đơn giản. DNA của chúng trôi nổi tự do trong tế bào trong một khối xoắn, giống như sợi chỉ gọi là nucleoid.
Động vật, thực vật và nấm đều là sinh vật nhân chuẩn. Tế bào nhân chuẩn có các thành phần chuyên biệt gọi là bào quan, chẳng hạn như ty thể, lục lạp và mạng lưới nội chất. Mỗi trong số đó thực hiện một chức năng cụ thể. Không giống như prokaryote, DNA sinh vật nhân chuẩn được đóng gói trong một khoang trung tâm gọi là nhân.
Trong nhân eukaryote, các chuỗi DNA xoắn kép dài được quấn chặt quanh các protein gọi là histones. Điều này tạo thành một cấu trúc giống hình que gọi là nhiễm sắc thể.
Các tế bào trong cơ thể con người có 23 cặp nhiễm sắc thể, hoặc tổng cộng 46. Điều này bao gồm hai nhiễm sắc thể giới tính: hai nhiễm sắc thể X cho nữ và một nhiễm sắc thể X và một nhiễm sắc thể Y cho nam. Bởi vì mỗi nhiễm sắc thể có một cặp, các tế bào này được gọi là tế bào "lưỡng bội".
Mặt khác, tế bào tinh trùng và trứng của con người chỉ có 23 nhiễm sắc thể, hoặc một nửa số nhiễm sắc thể của một tế bào lưỡng bội. Do đó, chúng được gọi là các tế bào "đơn bội".
Khi tinh trùng và trứng kết hợp trong quá trình thụ tinh, tổng số nhiễm sắc thể được phục hồi. Đó là bởi vì các sinh vật sinh sản hữu tính nhận được một bộ nhiễm sắc thể từ mỗi cha mẹ: một bộ mẹ và con. Mỗi nhiễm sắc thể có một cặp tương ứng, orhomolog.
Giảm thiểu so với meiosis
Sinh vật nhân chuẩn có khả năng phân chia hai loại tế bào: nguyên phân và giảm phân
Nguyên phân cho phép các tế bào tự tạo ra các bản sao giống hệt nhau, điều đó có nghĩa là vật liệu di truyền được nhân đôi từ tế bào bố mẹ sang tế bào con. Nguyên phân tạo ra hai tế bào con từ một tế bào cha.
Sinh vật nhân chuẩn đơn bào, chẳng hạn như amip và nấm men, sử dụng nguyên phân để sinh sản vô tính và tăng dân số. Sinh vật nhân thực đa bào, giống như con người, sử dụng nguyên phân để phát triển hoặc chữa lành các mô bị thương.
Meiosis, mặt khác, là một hình thức phân chia tế bào chuyên biệt xảy ra trong các sinh vật sinh sản hữu tính. Như đã đề cập ở trên, nó tạo ra các tế bào sinh sản, chẳng hạn như tế bào tinh trùng, tế bào trứng và bào tử trong thực vật và nấm.
Ở người, các tế bào đặc biệt gọi là tế bào mầm trải qua quá trình phân bào và cuối cùng làm phát sinh tinh trùng hoặc trứng. Các tế bào mầm chứa một bộ hoàn chỉnh gồm 46 nhiễm sắc thể (23 nhiễm sắc thể của mẹ và 23 nhiễm sắc thể của người mẹ). Khi kết thúc quá trình phân bào, các tế bào sinh sản hoặc giao tử kết quả, mỗi tế bào có 23 nhiễm sắc thể duy nhất về mặt di truyền.
Quá trình tổng thể của meiosis tạo ra bốn tế bào con từ một tế bào cha đơn lẻ. Mỗi tế bào con là đơn bội, vì nó có một nửa số lượng nhiễm sắc thể như tế bào gốc ban đầu.
"Meiosis là giảm," M. Andrew Hoyt, một nhà sinh học và giáo sư tại Đại học Johns Hopkins nói.
Không giống như trong nguyên phân, các tế bào con được tạo ra trong quá trình phân bào rất đa dạng về mặt di truyền. Các nhiễm sắc thể tương đồng trao đổi các bit của DNA để tạo ra các nhiễm sắc thể lai, độc nhất về mặt di truyền cho mỗi tế bào con.
Quan sát kỹ hơn về bệnh teo cơ
Trước khi meiosis bắt đầu, một số thay đổi quan trọng diễn ra trong các ô cha. Đầu tiên, mỗi nhiễm sắc thể tạo ra một bản sao của chính nó. Những nhiễm sắc thể nhân đôi này được gọi là nhiễm sắc thể chị em. Chúng được hợp nhất với nhau và điểm mà chúng được nối được gọi là tâm động. Nhiễm sắc tố chị em hợp nhất gần giống với hình dạng của chữ "X."
Meiosis xảy ra trong suốt hai vòng phân chia hạt nhân, được gọi là meiosis I và meiosis II, theo Scitable của Nature Education. Hơn nữa, meiosis I và II được chia thành bốn giai đoạn chính: tiên tri, metaphase, anaphase và telophase.
Meiosis I chịu trách nhiệm tạo ra các nhiễm sắc thể độc đáo về mặt di truyền. Các sắc tố chị em kết hợp với các đồng đẳng của chúng và trao đổi vật liệu di truyền với nhau. Vào cuối phân chia này, một tế bào bố mẹ tạo ra hai tế bào con, mỗi tế bào mang một bộ nhiễm sắc thể chị em.
Meiosis II gần giống với nguyên phân. Hai tế bào con di chuyển vào giai đoạn này mà không có sự nhân đôi nhiễm sắc thể. Các sắc tố chị em được kéo ra trong quá trình phân chia này. Tổng cộng có bốn tế bào con đơn bội được tạo ra trong quá trình meiosis II.
Meiosis tôi
Bốn giai đoạn của meiosis Iare như sau, theo "Sinh học phân tử của tế bào." (Vòng hoa khoa học, 2002):
Tiên tri tôi: Ở giai đoạn này, nhiễm sắc thể trở thành cấu trúc nhỏ gọn, dày đặc và dễ dàng nhìn thấy dưới kính hiển vi. Các nhiễm sắc thể tương đồng ghép với nhau. Hai bộ sắc tố chị em giống như hai chữ X xếp cạnh nhau. Mỗi bộ trao đổi các bit DNA với nhau và tái tổ hợp, do đó tạo ra biến thể di truyền. Quá trình này được gọi là vượt qua, hoặc tái hợp.
Mặc dù ở người, nhiễm sắc thể giới tính nam (X và Y) không tương đồng chính xác, chúng vẫn có thể ghép với nhau và trao đổi DNA. Giao nhau chỉ xảy ra trong một khu vực nhỏ của hai nhiễm sắc thể.
Đến cuối lời tiên tri I, màng nhân bị phá vỡ.
Metaphase tôi: Trục chính meotic, một mạng lưới các sợi protein, xuất hiện từ hai cấu trúc gọi là tâm, được đặt ở hai đầu của tế bào. Các trục chính meotic bám vào các sắc tố chị em hợp nhất. Vào cuối metaphase I, tất cả các nhiễm sắc thể chị em hợp nhất được buộc vào tâm động của chúng và xếp hàng ở giữa tế bào. Các hình tương đồng vẫn trông giống như hai chữ X ngồi gần nhau.
Phản vệ tôi: Các sợi trục chính bắt đầu co lại, kéo theo các sắc tố chị em hợp nhất với chúng. Mỗi phức hợp hình chữ X di chuyển ra khỏi nhau, về phía đầu đối diện của tế bào.
Telophase tôi: Các nhiễm sắc thể chị em hợp nhất đến một trong hai đầu của tế bào và cơ thể tế bào tách thành hai.
Meiosis tôi kết quả trong hai tế bào con, mỗi tế bào chứa một tập hợp các nhiễm sắc thể chị em hợp nhất. Cấu trúc di truyền của mỗi tế bào con là khác biệt do sự trao đổi DNA giữa các tương đồng trong quá trình trao đổi chéo.
Meiosis II
"Meiosis II trông giống như nguyên phân," Hoyt nói với Live Science. "Đó là một phân chia đẳng thức."
Nói cách khác, vào cuối quá trình, số lượng nhiễm sắc thể không thay đổi giữa các tế bào xâm nhập vào cơ thể II và các tế bào con kết quả.
Bốn giai đoạn của meiosis II như sau, theo Sinh học phân tử tế bào của tế bào, phiên bản thứ 4.
Tiên tri II: Màng nhân hạt tan rã, và các trục meo bắt đầu hình thành một lần nữa.
Metaphase II: Các trục meotic bám vào tâm động của các nhiễm sắc thể chị em, và tất cả chúng xếp hàng ở trung tâm của tế bào.
Phản vệ II: Các sợi trục chính bắt đầu co lại và kéo các sắc tố chị em ra xa nhau. Mỗi nhiễm sắc thể riêng lẻ bây giờ bắt đầu di chuyển đến một trong hai đầu của tế bào.
Telophase II: Các nhiễm sắc thể đến các đầu đối diện của tế bào. Màng nhân hình thành một lần nữa và cơ thể tế bào tách thành hai
Meiosis II cho kết quả là bốn tế bào con đơn bội, mỗi tế bào có cùng số lượng nhiễm sắc thể. Tuy nhiên, mỗi nhiễm sắc thể là duy nhất và chứa một hỗn hợp thông tin di truyền từ nhiễm sắc thể của mẹ và con trong tế bào gốc ban đầu.
Tại sao meiosis quan trọng?
Sự phân ly nhiễm sắc thể đúng cách, hay tách các nhiễm sắc thể chị em trong quá trình phân bào I và II là rất cần thiết để tạo ra các tế bào trứng và tinh trùng khỏe mạnh, và bằng cách mở rộng, phôi khỏe mạnh. Nếu nhiễm sắc thể không phân tách hoàn toàn, nó được gọi là không nhiễm sắc thể và có thể dẫn đến sự hình thành các giao tử bị thiếu hoặc thêm nhiễm sắc thể, theo "Sinh học phân tử của tế bào, phiên bản thứ 4".
Khi giao tử có số lượng nhiễm sắc thể bất thường thụ tinh, hầu hết các phôi kết quả không tồn tại. Tuy nhiên, không phải tất cả các bất thường nhiễm sắc thể đều gây tử vong cho phôi. Ví dụ, hội chứng Down xảy ra do có thêm một bản sao của nhiễm sắc thể 21. Và, những người mắc hội chứng Klinefelter là nam giới về mặt di truyền nhưng có thêm một nhiễm sắc thể X.
Tác động đáng kể nhất của bệnh teo cơ là nó tạo ra sự đa dạng di truyền và đó là một lợi thế lớn cho sự sinh tồn của loài.
"Xáo trộn thông tin di truyền cho phép bạn tìm ra những sự kết hợp mới có lẽ sẽ phù hợp hơn trong thế giới thực", Hoyt nói.
