Meioza este diviziunea prin care o celulă diploidă (2n) formează patru celule haploide (n), genetic diferite între ele. Are două diviziuni succesive: meioza I, reducțională, în care se separă cromozomii omologi, și meioza II, ecvațională, în care se separă cromatidele-surori. Crossing-over-ul din profaza I este una dintre cele mai importante surse de variabilitate genetică și apare constant în subiectele de BAC biologie.
De ce există meioza
Dacă gameții s-ar forma prin mitoză, ar avea 2n cromozomi, iar zigotul rezultat din fecundare ar avea 4n — numărul de cromozomi s-ar dubla la fiecare generație. Meioza rezolvă problema: reduce la jumătate numărul de cromozomi, astfel încât prin fecundare (n + n) să se refacă numărul diploid caracteristic speciei. La om, gameții au n = 23 de cromozomi, iar zigotul are 2n = 46.
Al doilea rol este la fel de important: meioza amestecă informația genetică, așa că fiecare gamet este unic. Asta face ca frații (cu excepția gemenilor monozigoți) să fie diferiți genetic.
La animale, meioza are loc în gonade și dă naștere gameților. La plante, meioza produce spori, din care se dezvoltă ulterior structurile care formează gameții — de exemplu, în anterele staminelor și în ovul.
Noțiuni de care ai nevoie înainte
- Cromozomi omologi — perechea de cromozomi asemănători ca formă, mărime și gene, unul provenit de la mamă și celălalt de la tată.
- Cromatide-surori — cele două copii identice ale aceluiași cromozom, formate prin replicarea ADN-ului și unite prin centromer.
- Bivalent (tetradă) — perechea de cromozomi omologi împerecheați în profaza I; are 2 cromozomi și 4 cromatide.
Ca la mitoză, înainte de meioză există o interfază în care ADN-ul se replică. Deci la începutul meiozei fiecare cromozom are deja două cromatide.
Meioza I: diviziunea reducțională
Profaza I
Este cea mai lungă și cea mai complexă fază a meiozei. Cromozomii se condensează, iar cromozomii omologi se apropie și se împerechează pe toată lungimea lor (sinapsă), formând bivalenți. În acest stadiu are loc crossing-over-ul: schimbul reciproc de fragmente între cromatidele nesurori ale cromozomilor omologi. Punctele în care cromatidele rămân încrucișate se numesc chiasme. Ca la mitoză, nucleolul și membrana nucleară dispar, iar fusul de diviziune se formează.
Unele manuale detaliază profaza I în cinci stadii: leptoten (condensarea cromozomilor), zigoten (împerecherea omologilor), pachiten (crossing-over), diploten (omologii încep să se depărteze, chiasmele devin vizibile) și diachineză (condensare maximă). Pentru BAC e suficient să știi ce se întâmplă, dar denumirile te ajută dacă apar într-un text-suport.
Metafaza I
Bivalenții se aliniază în planul ecuatorial, perechi, nu cromozomi individuali ca la mitoză. Orientarea fiecărei perechi spre poli este întâmplătoare — aceasta stă la baza segregării independente a cromozomilor.
Anafaza I
Se separă cromozomii omologi, nu cromatidele. Centromerii nu se divid, așa că fiecare cromozom care migrează spre un pol are încă două cromatide. Este momentul în care numărul de cromozomi se reduce la jumătate.
Telofaza I
La poli ajung câte n cromozomi bicromatidici; se pot reface membranele nucleare, iar citokineza formează două celule haploide. Urmează o interfază scurtă, numită uneori intercineză, în care nu are loc replicarea ADN-ului.
Meioza II: diviziunea ecvațională
Meioza II seamănă cu o mitoză, dar pornește de la celule haploide. Are loc simultan în ambele celule rezultate din meioza I:
- Profaza II — cromozomii se condensează din nou, se formează fusul de diviziune.
- Metafaza II — cei n cromozomi bicromatidici se aliniază în planul ecuatorial.
- Anafaza II — centromerii se divid, iar cromatidele-surori se separă spre polii opuși.
- Telofaza II — se refac nucleii, are loc citokineza; rezultă în total patru celule haploide, cu cromozomi monocromatidici.
Cromatidele-surori nu mai sunt perfect identice după crossing-over, de aceea și cele patru celule finale diferă între ele.
| Etapă (2n = 46) | Cromozomi / celulă | Cromatide / cromozom | Ploidie |
|---|---|---|---|
| Început de meioză I (după faza S) | 46 | 2 | 2n |
| După telofaza I (fiecare din cele 2 celule) | 23 | 2 | n |
| Metafaza II | 23 | 2 | n |
| După telofaza II (fiecare din cele 4 celule) | 23 | 1 | n |
Cum produce meioza variabilitate genetică
Când ți se cere să explici de ce meioza produce celule diferite genetic, sunt două argumente principale:
- Crossing-over-ul (profaza I) — creează combinații noi de gene pe același cromozom, prin schimbul de fragmente între cromatidele omologilor. Un cromozom transmis mai departe nu mai este identic nici cu cel matern, nici cu cel patern.
- Segregarea independentă a cromozomilor omologi (metafaza I – anafaza I) — fiecare pereche se orientează la întâmplare, deci fiecare gamet primește o combinație aleatorie de cromozomi materni și paterni. Numărul de combinații posibile este 2n; la om, 223, adică peste 8 milioane de combinații, fără a socoti crossing-over-ul.
La acestea se adaugă, la nivel de organism, combinarea întâmplătoare a gameților la fecundare. Toate acestea explică legea a doua a lui Mendel și diversitatea descendenților — vezi legile lui Mendel și genetica umană.
Exemplu de item BAC (Subiectul I, C — grilă): O celulă cu 2n = 14 cromozomi formează, prin diviziune meiotică, gameți cu: a) n = 7 cromozomi; b) n = 14 cromozomi; c) 2n = 7 cromozomi; d) 2n = 14 cromozomi. Răspuns corect: a. Capcana c) amestecă notațiile: dacă celula e haploidă, se notează n, nu 2n.
Exemplu de item BAC (Subiectul al III-lea, „explicați”): „Meioza produce celule diferite genetic, spre deosebire de mitoză.” Explicație punctabilă: în profaza I a meiozei are loc crossing-over-ul între cromozomii omologi, iar în anafaza I omologii se separă independent, astfel că fiecare celulă-fiică primește o combinație diferită de gene; în mitoză nu există împerechere a omologilor și se separă cromatide-surori identice, deci celulele-fiice sunt identice genetic.
Meioza în gametogeneză și erorile de diviziune
La om, meioza stă la baza spermatogenezei (din fiecare spermatocit primar rezultă patru spermatozoizi) și a ovogenezei (dintr-un ovocit primar rezultă un singur ovul funcțional și trei globuli polari, pentru că citoplasma se împarte inegal). Detaliile anatomice le găsești la sistemul reproducător.
Dacă o pereche de omologi (în meioza I) sau două cromatide-surori (în meioza II) nu se separă corect — fenomen numit nondisjuncție —, se formează gameți cu un cromozom în plus sau în minus. Un gamet cu 24 de cromozomi care fecundează un gamet normal dă un zigot cu 47 de cromozomi. Exemplul clasic este sindromul Down (trisomia 21).
Greșeli frecvente
- „Crossing-over-ul are loc între cromatidele-surori.” Nu — are loc între cromatidele nesurori ale cromozomilor omologi.
- „În anafaza I se separă cromatidele.” În anafaza I se separă omologii; cromatidele se separă în anafaza II.
- „ADN-ul se replică între meioza I și meioza II.” Nu există replicare în intercineză.
- Meioza II considerată reducțională. Reducerea numărului de cromozomi se face în meioza I; meioza II păstrează numărul (n → n).
Pentru o comparație completă între cele două tipuri de diviziune, citește mitoza vs. meioza: diferențele esențiale pentru BAC; fazele mitozei sunt detaliate în mitoza pe etape.
- Meioza: o celulă 2n → patru celule n, genetic diferite; are două diviziuni succesive.
- Meioza I este reducțională (se separă omologii); meioza II este ecvațională (se separă cromatidele-surori).
- Crossing-over-ul are loc în profaza I, între cromatidele nesurori ale omologilor; punctele de încrucișare se numesc chiasme.
- Variabilitatea vine din crossing-over și din segregarea independentă a omologilor.
- Între meioza I și meioza II nu are loc replicarea ADN-ului.
Întrebări frecvente
În ce fază a meiozei are loc crossing-over-ul?
În profaza I, după împerecherea cromozomilor omologi (în stadiul de pachiten, dacă manualul tău detaliază subfazele). Rezultatul vizibil sunt chiasmele.
De ce meioza I se numește reducțională?
Pentru că, prin separarea cromozomilor omologi în anafaza I, fiecare celulă-fiică primește doar câte un cromozom din fiecare pereche, deci numărul de cromozomi scade de la 2n la n.
Câte celule rezultă din meioză și câți cromozomi au la om?
Rezultă patru celule haploide, fiecare cu 23 de cromozomi. În ovogeneză, doar una dintre ele devine ovul funcțional, celelalte fiind globuli polari.
Meioza II este la fel ca mitoza?
Mecanismul este asemănător (se separă cromatidele-surori), dar meioza II pornește de la celule haploide și nu este precedată de replicarea ADN-ului. Celulele rezultate sunt haploide și diferite genetic.
Exersează meioza în BacBiologie
Procesul „Meioza” are în aplicație etapele explicate pas cu pas și un mini-joc de reordonare, iar grilele cu explicații te antrenează pe calculele cu n și 2n care apar în Subiectul I.
Descarcă gratuit pe App Store