전공을위한 생물학 I

Meiosis는 G1, S 및 G2 단계로 구성된 간기가 선행되며, 이는 유사 분열 이전 단계와 거의 동일합니다. 첫 번째 갭 단계라고도하는 G1 단계는 간기의 첫 번째 단계이며 세포 성장에 중점을 둡니다. S 기는 염색체의 DNA가 복제되는 중간기의 두 번째 단계입니다. 마지막으로 두 번째 갭 단계라고도하는 G2 단계는 중간 단계의 세 번째이자 마지막 단계입니다. 이 단계에서 세포는 감수 분열을위한 최종 준비를 거치게됩니다.

S 단계에서 DNA 복제가 진행되는 동안 각 염색체가 복제되어 자매 염색 분체라고하는 두 개의 동일한 사본이 생성됩니다. 코 헤신 단백질. Cohesin은 anaphase II까지 염색 분체를 함께 유지합니다. 감수 분열 방추의 미세 소관을 구성하는 구조 인 중심체도 복제됩니다. 이것은 세포가 첫 번째 감수 분열기 인 prophase I에 들어갈 준비를합니다.

Prophase I

prophase I 초기에 염색체가 현미경으로 명확하게 보이기 전에 상동 염색체는 단백질에 의해 핵 봉투에 대한 그들의 팁. 핵 봉투가 분해되기 시작하면 상동 염색체와 관련된 단백질이 쌍을 서로 가깝게 만듭니다. (유사 분열에서 상동 염색체는 서로 짝을 이루지 않는다는 것을 상기하십시오. 유사 분열에서는 상동 염색체가 끝에서 끝까지 정렬되어 분열 할 때 각 딸 세포가 상동 쌍의 두 구성원으로부터 자매 염색체를받습니다.)시 냅톤 복잡한, 상동 염색체 사이의 단백질 격자는 먼저 특정 위치에서 형성되고 염색체의 전체 길이를 덮도록 확산됩니다. 상동 염색체의 긴밀한 쌍을 시냅 시스라고합니다. 시냅스에서 상동 염색체의 염색체에있는 유전자는 서로 정확하게 정렬됩니다. 시 냅톤 복합체는 비-자매 상 동성 염색체 사이의 염색체 세그먼트 교환을 지원합니다. 교차점은 치아 스 마타 (단수 = 치아 스마)로 교환 후 시각적으로 관찰 할 수 있습니다 (그림 1).

X와 Y 성별에도 불구하고 인간과 같은 종에서는 염색체는 상 동성이 아니며 (대부분의 유전자가 다름), X 및 Y 염색체가 전 조기 I 동안 쌍을 이룰 수 있도록하는 작은 상동 영역을 가지고 있습니다. 부분적인시 냅톤 복합체는 상동 영역 사이에서만 발생합니다.

시 냅톤 복합체를 따라 간격을두고 위치하는 것은 재조합 결절이라고하는 큰 단백질 어셈블리입니다. 이러한 집합체는 후기 치아 아스 마타의 지점을 표시하고 비 자매 염색 분체 간의 교차 (또는 유전 적 재조합)의 다단계 과정을 매개합니다. 각 염색체의 재조합 결절 근처에서 이중 가닥 DNA가 절단되고 절단 된 말단이 변형되며 비-자매 염색체 사이에 새로운 연결이 만들어집니다. 전조 I가 진행됨에 따라시 냅톤 복합체가 분해되기 시작하고 염색체가 응축되기 시작합니다. synaptonemal complex가 사라지면 상동 염색체는 centromere와 chiasmata에서 서로 붙어 있습니다. 치아 마타는 anaphase I까지 남아 있습니다. 치아 마타의 수는 염색체의 종과 길이에 따라 다릅니다. 감수 분열 I 동안 상 동성 염색체의 적절한 분리를 위해 염색체 당 최소 하나의 치아 스마가 있어야하지만 25 개까지있을 수 있습니다. 교차 후시 냅톤 복합체가 분해되고 상 동성 쌍 사이의 코 헤신 연결도 제거됩니다. prophase I의 끝에서, 쌍은 chiasmata에서만 함께 유지되고 (그림 2), 각 상동 염색체 쌍의 네 자매 염색체가 이제 볼 수 있기 때문에 tetrads라고합니다.

교차 사건은 감수 분열에 의해 생성 된 핵에서 유전 적 변이의 첫 번째 원인입니다. 동종 비-자매 염색체 사이의 단일 교차 이벤트는 모체 염색체와 부계 염색체 사이에서 동등한 DNA의 상호 교환으로 이어집니다. 이제 그 자매 염색체가 배우자 세포로 옮겨지면 개인의 한 부모의 DNA와 다른 부모의 DNA를 운반합니다.자매 재조합 염색체는 교차 이전에 존재하지 않았던 모계 및 부계 유전자의 조합을 가지고 있습니다. 염색체의 한 팔에있는 여러 교차는 동일한 효과를 가지며 DNA 세그먼트를 교환하여 재조합 염색체를 만듭니다.

Prometaphase I

prometaphase I의 핵심 이벤트는 스핀들의 부착입니다. 섬유 microtubules을 centromeres에서 kinetochore 단백질에. 키 네토 코어 단백질은 염색체의 중심을 유사 분열 방추의 미세 소관에 결합하는 다중 단백질 복합체입니다. Microtubules는 세포의 반대 극에 위치한 중심체에서 자랍니다. 미세 소관은 세포의 중앙으로 이동하여 두 개의 융합 된 상동 염색체 중 하나에 부착됩니다. 미세 소관은 각 염색체의 키 네토 코어에 부착됩니다. 상동 쌍의 각 구성원이 세포의 반대쪽 극에 부착되면 다음 단계에서 미세 소관이 상동 쌍을 분리 할 수 있습니다. kinetochore에 부착 된 스핀들 섬유를 kinetochore microtubule이라고합니다. prometaphase I의 끝에서, 각 tetrad는 양쪽 극에서 microtubules에 부착되며, 하나의 상동 염색체가 각 극을 향합니다. 상동 염색체는 여전히 치아 스 마타에서 함께 유지됩니다. 또한 핵막이 완전히 분해되었습니다.

중기 I

중기 I 동안 동종 염색체는 키 네토 코어가 반대 극을 향하도록 세포의 중앙에 배열됩니다. 상동 쌍은 적도에서 무작위로 방향을 지정합니다. 예를 들어, 염색체 1의 두 상동 구성원이 a와 b로 표시되면 염색체는 a-b 또는 b-a와 일치 할 수 있습니다. 이것은 배우자가 가지고있는 유전자를 결정하는 데 중요합니다. 각각은 두 개의 상 동성 염색체 중 하나만받을 것입니다. 상동 염색체는 동일하지 않습니다. 그들은 유전 정보에 약간의 차이가있어 각 배우자가 고유 한 유전 적 구성을 갖도록합니다.

이 무작위성은 자손에서 두 번째 형태의 유전 적 변이를 만드는 물리적 기반입니다. 성적으로 번식하는 유기체의 상동 염색체는 원래 각 부모로부터 하나씩 두 개의 개별 세트로 유전된다는 것을 고려하십시오. 인간을 예로 들어, 23 개의 염색체 한 세트가 어머니가 기증 한 난자에 존재합니다. 아버지는 난자를 수정하는 정자에 23 개의 다른 염색체 세트를 제공합니다. 다세포 자손의 모든 세포는 원래 두 세트의 상동 염색체의 사본을 가지고 있습니다. 감수 분열의 전단계에서 상 동성 염색체는 사 분열을 형성합니다. 중기 I에서이 쌍은 세포의 두 극 사이의 중간 지점에서 정렬되어 중기 플레이트를 형성합니다. 미세 소관 섬유가 모계 또는 부계 유전 염색체를 만날 가능성이 똑같기 때문에 중기 플레이트에서 4 개의 배열은 무작위입니다. 모계에서 유전되는 모든 염색체는 양쪽 극과 마주 할 수 있습니다. 부계에서 유전되는 모든 염색체는 양쪽 극과 마주 할 수 있습니다. 각 tetrad의 방향은 다른 22 개의 tetrads의 방향과 무관합니다.

중기 플레이트에서 무작위 (또는 독립적) 염색체의 분류 인이 이벤트는 변이를 도입하는 두 번째 메커니즘입니다. 배우자 또는 포자. 감수 분열을 겪는 각 세포에서 4 개의 배열이 다릅니다. 변이의 수는 세트를 구성하는 염색체의 수에 따라 다릅니다. 중기 플레이트에서 방향에 대한 두 가지 가능성이 있습니다. 따라서 가능한 정렬 수는 2n과 같습니다. 여기서 n은 세트당 염색체 수입니다. 인간은 23 개의 염색체 쌍을 가지고있어 8 백만 (223) 이상의 유 전적으로 구별되는 배우자가 될 수 있습니다. 이 숫자는 이전에 교차 염색체에서 생성 된 변동성을 포함하지 않습니다. 이 두 가지 메커니즘을 고려할 때 감수 분열로 인한 두 개의 반수체 세포가 동일한 유전 적 구성을 가질 가능성은 거의 없습니다 (그림 3).

감수 분열 I의 유전 적 결과를 요약하면 모체 및 부계 유전자가 교차로 재조합됩니다. prophase I 동안 각 상동 쌍 사이에서 발생하는 이벤트. 또한 중기 플레이트에서 무작위로 분류 된 tetrads는 생식 체로 이동하는 모계 및 부계 염색체의 고유 한 조합을 생성합니다.

아나 페이즈 I

아나 페이즈 I에서 미세 소관은 연결된 염색체를 분리합니다. 자매 염색체는 중심에서 서로 단단히 묶여 있습니다. 융합 된 키 네토 코어에 부착 된 미세 소관이 상동 염색체를 분리함에 따라 치아 마타는 anaphase I에서 깨집니다 (그림 4).

Telophase I 및 Cytokinesis

telophase에서는 분리 된 염색체가 반대 극에 도달합니다. 나머지 전형적인 텔로 기 이벤트는 종에 따라 발생하거나 발생하지 않을 수 있습니다. 일부 유기체에서는 염색체가 탈축되고 핵 외피가 텔로 기 I에서 염색체 주위에 형성됩니다. 다른 유기체에서는 세포질 성분을 두 개의 딸 세포로 물리적으로 분리하는 세포질 분열이 핵의 재 형성없이 발생합니다. 거의 모든 동물 종과 일부 균류에서 세포질 분열은 분열 고랑 (세포질 분열로 이어지는 액틴 고리의 수축)을 통해 세포 내용물을 분리합니다. 식물에서는 중기 플레이트에서 융합되는 골지 소포에 의해 세포 세포질 분열 동안 세포 플레이트가 형성됩니다. 이 세포 판은 궁극적으로 두 개의 딸 세포를 분리하는 세포벽의 형성으로 이어질 것입니다.

두 개의 반수체 세포는 첫 번째 감수 분열의 최종 결과입니다. 각 극에 상동 염색체 쌍 중 하나만 있기 때문에 세포는 반수체입니다. 따라서 염색체의 전체 세트가 하나만 존재합니다. 이것이 세포가 반수체로 간주되는 이유입니다. 각 동족체가 여전히 두 개의 자매 염색체로 구성되어 있더라도 염색체 세트는 하나뿐입니다. 자매 염색체는 두 개의 상동 염색체 중 하나의 복제물 일뿐입니다 (교차 중 발생한 변화 제외). 감수 분열 II에서이 두 자매 염색 분체는 분리되어 4 개의 반수체 딸 세포를 생성합니다.

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