Pozdrav svima i dobrodošli na Bioslogos, kanal na kojem je biologija objašnjena na zanimljiv i kreativan način. Organizmi sa polnim načinom razmnožavanja, kakav je i sam čovjek, posjeduju dva tipa ćelija, i to tjelesne ili somatične i polne ili gamete. Pod mikroskopom pogledamo jedro jedne tjelesne ćelije čovjeka, tokom diobe i to konkretno tokom metafaze, kada su hromozomi maksimalno kondenzovani i najlakše uočljivi. Primjetit ćemo da ih je ukupno 46. i da je svaki od njih uduplan i da posjeduje dvije sestrinske hromatide povezane centromerom. Ovo uduplavanje se odigralo tokom replikacije DNK molekulu u S fazi interfaze, koja prethodi svakoj ćelijskoj.
Isto tako, na osnovu dužine hromozoma i položaja centromera možemo primijetiti da svaki hromozom ima svog para. Hromozomi jednog para nazivaju se homologni i posjeduju iste gene na istim genskim lokusima. Ova dva hromozoma imaju različito porijeklo, odnosno jedan je nasljeđen od oca, a drugi od majke ovog čovjeka. Izuzetak homolognim parovima je 23. par kod muškog pola koji predstavlja da je 23. par.
i zaduženi za ostale tjelesne karakteristike. Ovakav prikaz svih hromozoma jednog jedra, raspoređenih u homologne parove, naziva se kariogram. Svaka ćelija koja posjeduje dva homologna seta ili garniture hromozoma, jednu porijeklom od jednog roditelja, a drugu od drugog, naziva se diploidna i obilježava sa 2N. pri čemu je n broj hromozoma unutar jednog seta ili garniture.
Kod čovjeka je recimo taj broj 23, tako da jedna diploidna tjelesna ćelija čovjeka posjeduje ukupno 46 hromozoma. Broj hromozoma je karakterističan za vrstu organizma, pa tako recimo miš u svojim tjelesnim ćelijama posjeduje 20, a pas 39 parova hromozoma. Čelja koja posjeduje Samo jedan set ili garnitur hromozoma naziva se haploidna i obilježava se sa n, tako da je taj broj kod čovjeka 23. Haploidne su samo polne ćelije ili gameti i nastaju posebnim tipom ćelijske diobe koji se naziva mejoze. Ova dioba se kod životinja odigrava samo u reproduktivnim organima, i to u testisima u kojima nastaju spermatozoidi i jajnicima u kojima nastaju jajne ćelije.
O plodnjom ili fertilizacijom ova dva tipa polnih ćelija se spajaju i nastaje prva diploidna ćelija koja se naziva zigot. Na ovaj način dva haploidna seta hromozoma porijeklom od različitih roditelja se spajaju i formiraju jedinstvenu genetsku kombinaciju. Uzastopnim mitotskim diobama od zigota nastaje višećelijski organizam, pri čemu svaka tjelesna ćelija ovog organizma dobija kopiju svih hromozoma zigota.
O mitozi možete saznati više u video lekciji pod nazivom Životni ciklus ćelije i mitoza koja se nalazi na ovom video kanalu. Razvićem polno zrelog odraslog organizma završava se životni ciklus organizama sa polnim raznožavanjem koji kao što smo vidjeli obuhvata smjenu diploidne i haploidne faze. Svrha mejoze je da proizvodimo ciklus organizama sa polnim raznožavanjem.
proizvodioći haploidne gamete sa upola manjim brojem hromozoma u odnosu na tjelesne ćelije, spriječi uduplavanje broja hromozoma sa svakom novom generacijom. Isto tako, mejoza predstavlja izvor genetičke raznovrsnosti gameta, tako da svaki organizam sa polnim raznožavanjem može da proizvede milijone genetičkih različitih gameta. U nastavku će biti detaljno objašnjen sam proces mejoze. Kao i kod mitoze, mejozi prethodi interfaza, tokom koje se telesna diploidna ćelija priprema za samu diobu. Kako je hromatin maksimalno raspleten, pojedinačni hromozomi nisu vidljivi pod mikroskopom, tokom ove faze je tako da jedro izgleda homogeno, sa vidljivim jedarcetom.
Hromozomi se uduplavaju tako da na kraju interfaze svaki... posjeduje po dvije genetički identične sestrinske hromatide povezane centromeron, odnosno po dvije molekule DNK. Ova hipotetička diploidna ćelija posjeduje četiri uduplana hromozoma, odnosno dva homologna para koji su prikazani izvan ćelije zbog jasnijeg prikaza uduplavanja.
Isto tako, na kraju ove faze uduplani su i centrozomi u citoplazmu. Sama meoza se sastoji iz dvije uzastopne ćelijske diobe, meoze 1 i meoze 2, koje imaju za posljedicu nastanak četiri haploidne kćerke ćelije. Prva faza je profaza 1, koja je ujedno Jedno i najkomplikovanija i uzima oko 90% ukupnog vremena neohodnog za mejozu.
Prije svega, hromozomi se kondenzuju i postaju deblji, tako da se sad već mogu očiti pod mikroskopom. Tokom procesa koji se naziva sinagma, napsa dolazi do spajanja uduplanih homolognih hromozoma, pri čemu nastaju strukture koje se nazivaju tetrade, zbog ukupno četiri hromatide, i to dvije od jednog i dvije od drugog homolognog hromozoma. U tetradama dolazi do preklapanja i umotavanja nesestrinskih hromatida dvaju homolognih hromozoma, pri čemu dolazi do razmjene njihovih dijelova. Posljedica ove razmjene su rekombinovane hromatide koje imaju dijelove jednog i drugog hromozoma.
Ovaj proces se naziva crossing over i o njemu će biti više govora nešto kasnije. U nastavku kako jedarce iščezava, hromozomi se dodatno kondenzuju. Centrozomi se udaljavaju u jedan od drugog, tako da se između njih počinje formirati diobenov retena.
Jedrov motač se razgrađuje tako da se mikrotubule diobenov retena kače za tetrade i pomjeraju ih prema centralnom dijelu ćelije. U metafazi 1 kromozomi su maksimalno kondenzovani i zadebljani, tako da su i najuočljivi tokom ove faze. Tetrade su postavljene u metafaznu ploču koja se nalazi tačno između dva pola dio benovine. Hromozomi su još uvijek spojeni u formi tetrada. Mikrotubule diobenog vretena su povezane sa centromerama hromozoma preko kinetohora i to na način da je jedan homolog tetrade povezan sa mikrotubulom koja dolazi sa jednog pola, dok je drugi homolog iste tetrade povezan sa mikrotubulom koja dolazi sa suprotnog pola diobenog vretena.
Slijedi ana faza 1, tokom koje se mikrotubule diobenog vretena zakačene za centromere skraćuju, čime se homologni hromozomi svake tetrade rastavljaju pomjerajući se prema suprotnim polovima diobenog vretena. Posljednja faza prve meiotičke diobe je telofaza koja se dešava istovremeno sa citokinezom, koju karakterišu hromozomi koncentrisani na dva pola ćelije. Kod nekih vrsta organizama hromozomi se razmotavaju i obrazuje se jedrovo motač, tako da postoji interfaza između dvije mejoze, dok se kod drugih vrsta novonastala je haploidne ćelije odmah pripremaju za drugu mejozu bez razmutavanja hromozoma i formiranja jedra.
U oba slučaja ne postoji ponovno udup. plavanje hromozoma kao tokom interfaze na početku meioze 1. Kao što vidimo, meioza 1 je obrazovala dvije haploidne ćelije u kojima je broj hromozoma prepolovljen. Međutim, svaki od hromozoma još uvijek uduplan, odnosno posjeduje dvije hromatide, a samim tim i dvije kopije DNK molekule.
Da bi nastale haploidne ćelije koje će posjedovati samo po jednu hromatidu, odnosno jednu DNK molekulu, neophodna je je mejoza 2, koja će svaku od ove dvije novonastalih čerke ćelje podijeliti na još po dvije. U slučaju da je na kraju mejoze 1 jedrovo motač formiran, početkom profaze 2 isti se razgrađuje i formira se diobeno vreteno između centrozoma koji su među vremenu uduplani. Mejoza 2 je u suštini ista kao mitoza, samo što počinje od haploidnog broja kromozoma. Mikrotubule diobenog vretena se kače za centromere pojedinačnih. i pomjeraju ih prema centralnom dijelu ćelije.
U metafazi 2 su pojedinačni hromozomi postavljeni u diobenu ravan koja se nalazi tačno izme đu dva pola diobenog vretena. Svaki hromozom je preko dva kinetohora povezan sa po dvije mikrotugule diobenog vretena i to jednom koja dolazi sa jednog pola i kači se za jedan kinetohor i drugom sa suprotnog pola koja se kači za drugi kinetohor. Slijedi jedna faza, dva u kojoj skriješ. Skrećivanje mikrotubula izaziva rastavljanje sestrinskih hromatida i njihovo pomjeranje prema suprotnim polovima diobenog vretena.
Telofaza 2 i citokineza se istovremeno dešavaju, pri čemu se formiraju dva jedra oko dviju grupa hromatida, sada već novih hromozoma, na suprotnim polovima ćelije, a citoplazma se ravnopravno dijeli na dvije nove haploidne kćerke ćelije. Kako je mioza 1 proizvela dvije kćerke ćelje i pri tome su obje ušle u drugu meotičku diobu, miozom su ukupno nastale četiri haploidne kćerke ćelje koje imaju upola manji broj hromozoma u poređenju sa diploidnom tjelesnom ćeljom od koje su postale i predstavljaju polne ćelje ili gamete. Pri tome su ove četiri novonastale ćelije međusobno genetički razlište, što će biti objašnjeno u nastavku. Naime, poznato je da svaki hromozom može da posjeduje stotine različitih gena. Na hipotetičkim hromozomima su prikazana po dva gena obilježena slovima A i B.
Ranije je rečeno da hromozom jednog homolognog para posjeduju iste gene na istim genskim lokusima. Ali isto tako dva homologna hromozoma mogu da posjeduju različite varijante isto gena, što je na slici prikazano velikim i malim slovima kako za gen A, tako i za gen B. Ove varijante se nazivaju alele. Tako recimo kod čovjeka na jednom hromozomu unutar homolognog para se može naći alel koji uzrokuje pojavu pjegica na licu, recimo da je to alel A veliko, dok se na drugom homologu može naći alel isto gena koji ne uzrokuje ovu pojavu, obilježen sa malim slovom A. Neki drugi hromozomski bar nosi gene i alele za neke druge osobine na slici obiljeva.
bilježeni slovima C i D. Koji hromozomi i koji aleli će se naći zajedno u istom gametu nakon mejoze stvari slučajne orijentacije hromozoma tokom metafaze 1. Kao što vidimo, ova ćelija u profazi posjeduje 4 hromozoma, odnosno 2 homologna par. Kako bismo lakše pratili kombinovanje hromozoma po gametima, različito porijeklo hromozoma unutar homolognih parova označeno je različitim bojama, tako da su plavom bojom označeni hromozomi porijeklom od oca, a crveni hromozomi porijeklom od majke.
Nakon ulazka u metafazu 1, ćelija ima dvije mogućnosti za orijentaciju hromozomskih parova, odnosno tetrada u diobenoj ravni. Prva mogućnost je da su plavi hromozomi, oba para hromozoma orijentisani prema lijevoj strani, a crveni prema desnoj, Dok je druga mogućnost da je plavi hromozom dužeg para, orijentisan prema lijevoj strani, a plavi hromozom kraćeg para prema desnoj. Nakon mejoze 1, hromozomi svakog para su se rastavili i otišli u različite ćelje.
Nakon druge mejoze, rastavljaju se i hromatide, tako da dobijamo haploidne gamete. Kao što vidimo, jedna i druga orijentacija hromozoma je dala po dvije različite kombinacije hromozoma u gametima, što je ukupno 4. Broj kombinacija se povećava sa povećanjem broja parova. Da bi smo odredili broj mogućih kombinacija hromozoma u gametima, možemo primijeniti formulu 2 na n, pri čemu je n haploidni broj hromozoma. ili broj homolognih parova.
U našem slučaju imali smo dva para, tako da je formula 2 na 2, što je jednako 4 moguće kombinacije, kao što smo i vidjeli. Broj mogućih kombinacija kromozoma u polnim ćeljama čovjeka je 2 na 23, što iznosi preko 8 miliona različitih gameta od jednog roditelja. Ako ovaj broj pomnožimo sa brojem kombinacija gameta od drugog roditelja nakon oplodnje, moguće je dobiti preko 70 triliona mogućih kombinacija zigota, koji od svih ovih mogućih gameta jednog i drugog roditelja će se spojiti, stvari slučajnosti, tako da je svaki organizam nastavljan.
stao polnim razlužavanje, jedinstven i praktično neponovljiv. Proces pod nazivom crossing over, koji se dešava u profazi 1, dodatno povećava genetičku raznovisnost gameta. Naime, tokom profaze 1, homologni hromozomi se sparuju uzdužno tako da su isti geni, odnosno njihovi aleli na dva hromozoma, poravnani. Ne sestrin Hrvatske hromatide se umutavaju jedna oko druge tako da dolazi do njihovog preklapanja.
Na mjestu kontakta koji se zove hijazma, obe hromatide se raskidaju, a odmah nakon toga ponovo spajaju tako da fragment plave hromatide se učinje. zajedno sa svojim alelima završava na crvenom hromozomu, a fragment crvene hromotide na plavom. Nakon rastavljanja homolognih hromozoma tokom mejoze 1, kao i rastavljanja sestrinskih hromotida nakon mejoze 2, pojavljuju se gameti koji posjeduju takozvane rekombinovane hromozome, to je s hromozome sa kombinacijom alela koja nije bila u roditeljskoj generaciji. Nije moguće predvidjeti na kojem mjestu na hromozomu će se desiti krosingove, tako da su kombinacije hromatida i alela koje nose također nepredvidljive.
Vidjeli smo kako mejoza, putem slučajne orientacije hromozoma tokom metafaze 1 i krosingovera u profazi 1, proizvodi veliki broj različitih gameta i na taj način doprinosi genetičkoj raznovrsnosti organizama jedne vrste. Ako vam je video bio zanimljiv i koristan, isti možete označiti da vam se sviđa klikom na ikonicu like. Isto tako, ako mislite da video može biti zanimljiv i koristan i nekom drugom, podijelite ga klikom na ikonicu share.
A ako želite da ostanete u toku sa najnovijim izdanjima Bioslogosa, kliknite na ikonicu subscribe. Hvala za pažnju i do sljedećeg gledanja.