Mitoos, meioos ja rakutsükkel

Kaks tuumajaotuse vormi jaotavad kromosoome uutesse rakkudesse: mitoos kopeerib täieliku komplekti igasse tütarrakku, samas kui meioos poolitab komplekti sugurakkude moodustamiseks ja tekitab seeläbi geneetilist varieeruvust.

Definition

Mitoos on jagunemine, mis toodab kaks geneetiliselt identset tütartuuma, meioos on kaheastmeline reduktsiooniline jagunemine, mis toodab haploidseid sugurakke, ja rakutsükkel on reguleeritud sündmuste jada, mille kaudu rakk kasvab, replitseerib oma DNA-d ja jaguneb.

Scope

See teema hõlmab rakutsükli faase ja selle kontrollpunkte, mitoosi etappe, mis toodavad kaks geneetiliselt identset tütarrakku, meioosi kahte jagunemist, mis vähendavad kromosoomide arvu poole võrra, homoloogide paardumist ja ristsiiret meioosis I ning seda, kuidas meiootilised sündmused pakuvad Mendeli seadustele füüsilise aluse. See käsitleb kromosoomide korrapärast jaotumist; vead selles protsessis on käsitletud aneuploidia all.

Core questions

• Millised on rakutsükli faasid ja kuidas kontrollpunktid reguleerivad progressiooni?
• Kuidas tagab mitoos, et iga tütarrakk saab täieliku kromosoomikomplekti?
• Kuidas meioosi kaks jagunemist poolitavad kromosoomide arvu?
• Kuidas homoloogide paardumine ja ristsiire meioosis on Mendeli seaduste aluseks?

Key concepts

• Rakutsükli faasid ja kontrollpunktid
• Mitoosi etapid
• Meioos I ja meioos II
• Homoloogide paardumine ja ristsiire
• Reduktsiooniline jagunemine ja sugurakkude moodustumine

Mechanisms

DNA replitseeritakse S-faasis ja jagunemisel kinnitub kääv tsentromeeride külge, et eraldada geneetiline materjal; mitoosis eralduvad õdekromatiidid, andes identsed rakud, samas kui meioosis homoloogsed kromosoomid esmalt paarduvad ja vahetavad segmente ristsiirde teel ning seejärel eralduvad, millele järgneb teine jagunemine, mis eraldab õdekromatiidid, poolitades kromosoomide arvu ja segades alleele.

Clinical relevance

Homoloogide eraldumise meiootilised sündmused selgitavad, kuidas rekombinatsioon ja sõltumatu sortiment tekitavad sugurakkude mitmekesisust, samas kui rakutsükli kontrolli vead on vähi aluseks ja vead meiootilises eraldumises põhjustavad aneuploidiaid, mida täheldatakse raseduse katkemisel ja sellistes seisundites nagu Downi sündroom.

History

Flemming kirjeldas mitoosi 1880. aastatel ja meioosi iseloomustati varsti pärast seda; äratundmine, et meiootiline kromosoomikäitumine peegeldab Mendeli segregatsiooni, kinnitas kromosoomiteooriat ja rakutsükli molekulaarsed kontrollid selgitati välja 20. sajandi lõpus, töö, mida tunnustati 2001. aasta Nobeli preemiaga.

Key figures

• Walther Flemming
• Theodor Boveri
• Paul Nurse

Seminal works

• klug2019

Frequently asked questions

Mis on peamine erinevus mitoosi ja meioosi vahel?

Mitoos toodab kaks tütarrakku, mis on geneetiliselt identsed vanemrakuga ja üksteisega, samas kui meioos hõlmab kahte jagunemist, mis poolitavad kromosoomide arvu ja ristsiirde ning sõltumatu sortimendi kaudu toodavad neli geneetiliselt varieeruvat sugurakku.

Miks on meioos geneetilise varieeruvuse jaoks oluline?

Meioos segab alleele kahel viisil: ristsiire vahetab segmente homoloogsete kromosoomide vahel ja sõltumatu sortiment jaotab juhuslikult ema- ja isapoolsed kromosoomid, nii et iga sugurakk kannab ainulaadset alleelide kombinatsiooni.