Mitoz va mekoz — hujayra bo'linishining ikki xil usuli. Mitoz onalik hujayrasi bilan bir xil xromosomalar to'plamiga ega ikkita hujayrani hosil qiladi: shu hisobga organizm o'sadi va to'qimalarni tiklaydi. Mekoz — bu ketma-ket ikkita bo'linish bo'lib, ulardan keyin to'plam ikki barobar kamaygan to'rtta hujayra hosil bo'ladi: shu tariqa jinsiy hujayralar shakllanadi. Ushbu sahifada — mitoz va mekoz fazalari ketma-ket, har bir fazada xromosomalar va DNK to'plami, krossingover va kon'yugatsiya, mitoz va mekoz farqlari jadvali hamda o'zini tekshirish uchun mashqchi keltirilgan.
Hujayra hayot sikli va interfaza
Hujayra uzluksiz bo'linmaydi. Uning hayot sikli — hujayra paydo bo'lganidan uning o'z bo'linishigacha bo'lgan vaqt bo'lib, u ikki nomutanosib qismdan iborat: uzun interfaza (tayyorgarlik) va qisqa bo'linish.
Interfazani uch davrga bo'lishadi:
- G1, presintetik — hujayra o'sadi, oqsillarni sintezlaydi, sitoplazma va organellalar hajmini to'playdi;
- S, sintetik — DNK replikatsiyasi boradi: har bir xromosoma o'ziga ikkinchi xromatidani to'ldiradi;
- G2, postsintetik — hujayra energiyani zaxiralaydi, sentriolalarni ikkilaydi, bo'linish iplari uchun oqsillarni tayyorlaydi.
Asosiysi yodda saqlash kerak: DNK ikkilanishi interfazada, bo'linish boshlanishidan oldin sodir bo'ladi. Ham mitoz, ham mekoz allaqachon ikkilangan material bilan — 2n4c to'plami bilan boshlanadi. Interfaza o'zi esa mitoz ham, mekoz ham fazasi hisoblanmaydi.
Interfazada xromosomalar hatto mikroskop ostida ham ko'rinmaydi: ular yoyilgan va yadro ichida xromatin ko'rinishida bo'ladi. Yadro, xromosomalar va iplar o'sadigan hujayra markazining tuzilishi o'simlik va hayvon hujayrasi tuzilishi haqidagi materialda batafsil ko'rib chiqilgan.
2n2c nimani anglatadi: xromosomalar va DNKni qanday hisoblash kerak
2n4c kabi yozuvlarda n harfi xromosomalar sonini, c harfi esa DNK miqdorini (aniqrog'i, xromatidalar sonini) bildiradi. Gaploid to'plam — bu n, diploid — 2n. 2n2c yozuvi shunday o'qiladi: «xromosomalar diploid to'plami, har bir xromosoma bitta xromatidadan iborat», 2n4c — «diploid to'plam, har bir xromosoma ikkita xromatidadan iborat».
Eng ko'p uchraydigan xato — xromosomalar sonini xromatidalar bo'yicha hisoblash. Ikkilanishdan keyin xromosoma ikkita tayoqcha ko'rinishida bo'ladi, lekin bu bitta xromosomadir: ikkala xromatida bitta sentromera bilan bog'langan. Xromosomalar soni sentromeralar soniga teng.
Insonlarda 2n = 46. Demak, G1-davrida hujayrada 46 ta xromosoma va 46 ta DNK molekulasi (2n2c) bo'ladi. S-davridan keyin xromosomalar hali ham 46 ta, lekin DNK molekulalari 92 ta (2n4c) bo'ladi. Va faqat mitozning anafaza bosqichida, sentromeralar ajralganda, xromosomalar soni 92 tagacha ko'payadi — har bir qutbga 46 tadan.
Mitoz fazalari: profaza, metafaza, anafaza, telofaza
Mitozning to'rt fazasi bosqichma-bosqich, har bir fazadagi xromosomalar va DNK to'plami bilan — quyidagi sxemada keltirilgan. Bu yerda esa ko'pincha chalkashlik yuzaga keladigan uchta savolga javob beramiz.
Nima uchun anafazada birdaniga 4n4c bo'ladi. Hujayra butun bo'lgan paytda unda har bir filial hujayradagidan ikki barobar ko'p xromosomalar bo'ladi: sentromeralar ajralgan va har bir xromatida mustaqil xromosomaga aylangan. Lekin to'plamni ham hujayra bo'yicha (4n4c), ham qutb bo'yicha (2n2c) hisoblashadi — topshiriqlarda har doim nima so'ralayotganiga qarang.
Nima uchun metafazada xromosomalar hisoblanadi. Aynan shu yerda ular eng ko'p spiral holatda bo'ladi va bir qatorga tiziladi — ular ko'rinadi va sanash mumkin. Shu sababli kariotipni metafaza plastinkalari bo'yicha o'rganishadi.
Bo'linish qanday tugaydi. Sitoplazma bo'linishi sitokinez deb ataladi va o'simlik hujayrasida u hayvon hujayrasidagidan farq qiladi: devor ichidan, markazdan chetga qarab o'sadi, chunki qattiq hujayra devori hujayraning ikkiga bo'linishiga yo'l qo'ymaydi.
Mekoz I: kon'yugatsiya, krossingover va homologlarning tarqalishi
Mekoz — bu bitta DNK ikkilanishidan keyin ketma-ket ikkita bo'linish. Birinchi bo'linish reduksion deb ataladi: aynan unda xromosomalar soni ikki barobar kamayadi. Fazalar tartibi va to'plamlar — quyidagi sxemada.
Nima uchun aynan shu yerda to'plam kamayadi. Anafaza I dagi xromatidalar tarqalmaydi — butun xromosomalar tarqaladi, shuning uchun qutbda ikki xromatidali xromosomalarning gaploid to'plami hosil bo'ladi: n2c, nc emas. Ular faqat ikkinchi bo'linishdan keyingina bitta xromatidali bo'ladi.
Kon'yugatsiya va krossingover nima uchun kerak. Yaqinlashgan homolog juftligi (bivalent) — bu ikkita xromosoma va to'rtta xromatidadir. Bir-biriga nisbatan nostrategik xromatidalar orasidagi bo'laklar almashinuvi bir xromosomadagi onalik va otalik genlarini aralashtiradi — shu yerdan irsiy o'zgaruvchanlik paydo bo'ladi.
Ko'p narsani hal qiluvchi tasodif. Har bir homolog jufti boshqalardan mustaqil ravishda qutblarga qarab yo'naladi. Insonlarda bu hatto krossingoverdan oldin ham 2²³ ≈ 8,4 million variantdagi to'plamni beradi.
Bo'linishlar orasida qisqa interkinez bor — va unda sintetik davr yo'q: DNK ikkinchi marta ikkilamaydi.
Mekoz II: xromatidalarning tarqalishi
Mekozning ikkinchi bo'linishi ekvatsion deb ataladi — u mitoz qoidalari bo'yicha, lekin gaploid hujayrada o'tadi. Fazalar va to'plamlar — quyidagi sxemada.
Bu yerda nimani tushunish muhim. Ekvatorda alohida xromosomalar, bivalentlar emas, tiziladi: homologlar kon'yugatsiya qilishga ega emas, ular oldingi bo'linishda tarqalgan. Bu safar sentromeralar bo'linadi — singil xromatidalar tarqaladi.
Nima uchun barcha to'rtta hujayra har xil. Avval krossingover ikkita homologning nostrategik xromatidalari orasida bo'laklarni almashtirdi, keyin esa homologlarning o'zlari tasodifiy kombinatsiyalar bo'yicha hujayralarga tarqaldi. Shu sababli mekoz nusxalar emas, balki har safar yangi genlar to'plamini beradi — shu narsaga avlodlarning xilma-xilligi asoslanadi.
Mitoz va mekoz fazalari bo'yicha xromosomalar va DNK to'plami
«Qanday fazada qancha xromosoma va DNK molekulasi bor» degan topshiriqlarni mexanik ravishda yechish mumkin, agar faqat ikkita qoidani yodda tutsangiz: DNK miqdori faqat S-davrida ko'payadi, xromosomalar soni esa faqat xromatidalar tarqaladigan joylarda o'zgaradi. Quyida har bir fazadagi to'plam keltirilgan.
| Fazasi | Xromosomalar va DNK |
|---|---|
| Interfaza | |
| Presintetik davr (G1) | 2n2cxromosomalar bitta xromatidali |
| Sintetik davr (S) | 2n4cDNK ikkilangan |
| Postintetik davr (G2) | 2n4cbo'linishga tayyorgarlik |
| Mitoz | |
| Profaza | 2n4c |
| Metafaza | 2n4cxromosomalar ekvatorda |
| Anafaza | 4n4cxromatidalar tarqalgan, qutbda 2n2c |
| Telofaza | 2n2char bir ikkita hujayrada |
| Mekoz I | |
| Profaza I | 2n4ckon'yugatsiya va krossingover |
| Metafaza I | 2n4cekvatorda bivalentlar |
| Anafaza I | 2n4chomologlar tarqalgan, qutbda n2c |
| Telofaza I | n2char bir ikkita hujayrada |
| Mekoz II | |
| Profaza II | n2c |
| Metafaza II | n2cxromosomalar ekvatorda bittadan |
| Anafaza II | 2n2cxromatidalar tarqalgan, qutbda nc |
| Telofaza II | nchar bir to'rtta hujayrada |
Mitoz va mekozning farqlari: taqqoslovchi jadval
Ikkala bo'linishda ham ko'p umumiy jihatlar bor: ikkalasi ham interfazadagi DNK ikkilanishidan keyin o'tadi, ikkalasida ham bir xil nomdagi fazalar bor, ikkalasi ham bo'linish iplaridan foydalanadi va sitoplazma bo'linishi bilan tugaydi. Shu sababli javobda avval o'xshashliklarni, keyin esa jadval bandlari bo'yicha farqlarni keltirish qulay.
| Belgi | Mitoz | Mekoz |
|---|---|---|
| Bo'linishlar soni | Mitoz: bitta | Mekoz: ketma-ket ikkita — mekoz I va mekoz II |
| Hosil bo'ladigan hujayralar soni | Mitoz: ikkita | Mekoz: to'rtta |
| Filial hujayralar to'plami | Mitoz: 2n — onalik hujayrasi kabi | Mekoz: n — ikki barobar kam, gaploid |
| Kon'yugatsiya va krossingover | Mitoz: yo'q | Mekoz: bor, profaza I da |
| Metafaza bosqichida ekvatorda nima turadi | Mitoz: alohida xromosomalar bir qatorda | Mekoz: metafaza I da — bivalentlar ikki qatorda, metafaza II da — alohida xromosomalar |
| Anafaza bosqichida nima tarqaladi | Mitoz: singil xromatidalar | Mekoz: anafaza I da — butun homologik xromosomalar, anafaza II da — xromatidalar |
| Profaza | Mitoz: qisqa va sodda | Mekoz: profaza I uzun va murakkab |
| Genetik natija | Mitoz: onasi bilan bir xil genlar to'plamiga ega hujayralar | Mekoz: yangi genlar kombinatsiyalariga ega hujayralar, hammasi har xil |
| Qayerda sodir bo'ladi | Mitoz: somatik hujayralarda: o'sish, to'qimalarni yangilash va tiklash, jinssiz ko'payish | Mekoz: hayvonlarda jinsiy hujayralar hosil bo'lishida va o'simliklarda sporalar hosil bo'lishida |
Mitoz va mekozning biologik ahamiyati
Mitozning ahamiyati — aniqlikda. Filial hujayralar onalik hujayrasi bilan bir xil xromosomalar va genlar to'plamini oladi, shu sababli mitoz quyidagilarni ta'minlaydi:
- organizmning o'sishi va hujayralar sonining ko'payishi;
- to'qimalarni yangilash va shikastlangan joylarni bitishi (regeneratsiya);
- urug'lanishdan keyin zigotaning bo'linishi;
- jinssiz va vegetativ ko'payish — amebaning bo'linishidan tortib, o'simlikni qalamcha bilan ko'paytirishgacha.
Mekozning ahamiyati — ikkita narsada.
Birinchisi: turning xromosomalar sonining doimiyligi. Agar jinsiy hujayralar diploid bo'lganida edi, har bir urug'lanishda xromosomalar soni ikkilangan bo'lardi. Mekoz to'plamni ikki barobar kamaytiradi va gametalarning (n + n) birlashishi natijasida zigota yana diploid to'plamni 2n oladi.
Ikkinchisi: kombinativ o'zgaruvchanlik. Yangi genlar kombinatsiyalari uch marta paydo bo'ladi: profaza I dagi krossingoverda, anafaza I dagi homologlarning tasodifiy va mustaqil tarqalishida hamda urug'lanish paytida gametalarning tasodifiy uchrashuvida. Faqat mustaqil tarqalish hisobiga inson 2 darajasi 23 — sakkiz milliondan ortiq — xromosomalar to'plami bo'yicha har xil gametalar berishi mumkin. Aynan shu xilma-xillik tabiiy tanlanish uchun material beradi.
Hayvonlarda mekoz jinsiy bezlarda jinsiy hujayralar hosil bo'lishida, o'simliklarda — sporalar hosil bo'lishida sodir bo'ladi.
Topshiriqlarni tahlili
1-misol. Mitozning turli fazalarida xromosomalar va DNK soni
Topshiriq: Drosophila uchun 2n = 8. Mitozning profaza, anafaza va telofaza fazalarida xromosomalar va DNK molekulalari sonini aniqlang.
1-qadam. Hisobni boshlash. Bo'linishdan oldin, G1-davrida, to'plam 2n2c: 8 ta xromosoma va 8 ta DNK molekulasi. S-davrida DNK ikkilandi, 2n4c bo'ldi — xromosomalar hali ham 8 ta, DNK molekulalari esa 16 ta.
2-qadam. Profaza. Hech narsa tarqalmaydi, to'plam bir xil: 8 ta xromosoma, 16 ta DNK molekulasi (2n4c).
3-qadam. Anafaza. Sentromeralar bo'lindi, har bir xromatida alohida xromosomaga aylandi: xromosomalar soni 16 ta, DNK molekulalari ham 16 ta (4n4c). Har bir qutbda shu bilan birga 8 ta xromosoma bo'ladi.
4-qadam. Telofaza. Sitoplazma bo'linadi va har bir ikkita yosh hujayrada 8 ta xromosoma va 8 ta DNK molekulasi (2n2c) bo'ladi.
Mantiqni tekshirish: DNK miqdori mitoz davomida hech qachon ko'paymagan — u faqat hujayralar orasida teng ikkiga bo'lingan.
2-misol. Mekoz fazalaridagi to'plam
Topshiriq: Makkajo'xori uchun 2n = 20. Mekozning birinchi va ikkinchi bo'linishlari oxirida hujayrada nechta xromosoma va DNK molekulasi bo'ladi?
1-qadam. Mekozdan oldin DNK ikkilangan: 20 ta xromosoma va 40 ta DNK molekulasi (2n4c).
2-qadam. Anafaza I. Qutblarga butun homologlar tarqaladi, sentromeralar bo'linmaydi. Har bir qutbda 10 ta xromosoma to'planadi va har birida ikkita xromatida bor.
3-qadam. Telofaza I oxiri. Har bir ikkita hujayrada 10 ta xromosoma va 20 ta DNK molekulasi (n2c).
4-qadam. Mekoz II. DNK ikkilanishi bo'lmagan, shuning uchun anafaza II da shunchaki xromatidalar tarqaladi. Mekoz oxirida to'rtta hujayra hosil bo'ladi, ularning har birida — 10 ta xromosoma va 10 ta DNK molekulasi (nc).
Javob: birinchi bo'linishdan keyin 10 ta xromosoma va 20 ta DNK molekulasi; ikkinchisidan keyin — 10 ta xromosoma va 10 ta DNK molekulasi.
3-misol. Tavsif bo'yicha bo'linishni aniqlash
Topshiriq: «Hujayrada 12 ta tuzilma ko'rinadi, ularning har biri to'rtta xromatidadan iborat. Ular ekvatorda ikki qatorda tizilgan». Bu qaysi bo'linish va qaysi faza? Hujayraning boshlang'ich to'plami qanday?
1-qadam. To'rtta xromatidadan iborat tuzilma — bu bivalent, ya'ni yaqinlashgan homolog jufti. Bivalentlar faqat mekozda bo'ladi: kon'yugatsiya profaza I da sodir bo'lgan.
2-qadam. Bivalentlar ekvatorda ikki qatorda turadi — demak, bu metafaza I fazasi.
3-qadam. Bitta bivalent — bu ikkita xromosoma. Bivalentlar 12 ta, demak, xromosomalar 24 ta, hujayraning boshlang'ich to'plami esa 2n = 24. Bu fazada DNK molekulalari 48 ta (2n4c).
Javob: mekoz I metafazasi, 2n = 24, hujayra to'plami 2n4c.
Xatolikka yo'l qo'ymaslik uchun: agar ekvatorda bitta xromatidali, ikki xromatidali xromosomalar bir qatorda tursa, bu mitoz metafazasi (2n bo'lganda) yoki mekoz II metafazasi (gaploid to'plamda) bo'lardi.
Ko'p uchraydigan xatolar
-
DNK bo'linishdan oldin, profaza boshlanishidan oldin ikkilaydi deb hisoblash.
DNK ikkilanishi (replikatsiyasi) interfaza S-davrida, profazadan ancha oldin boradi. Ham mitoz, ham mekoz 2n4c to'plami bilan boshlanadi.
-
Xromosomalar sonini xromatidalar bo'yicha hisoblash: 46 ta ikki xromatidali xromosomani ko'rib «92 ta xromosoma» deb yozish.
Xromosomalar soni sentromeralar soniga teng. Xromatidalar bitta sentromera bilan bog'langan ekan, bu bitta xromosomadir: 46 ta xromosoma va 92 ta DNK molekulasi. Xromosomalar soni faqat sentromeralar bo'linganda, ya'ni anafazada 92 tagacha ko'payadi.
-
Mitoz anafazasida homologik xromosomalar tarqaladi deb hisoblash.
Mitoz anafazasida bitta xromosomaning singil xromatidalari tarqaladi. Homologik xromosomalar butun bo'linish davomida faqat bir marta — mekoz I anafazasida tarqaladi.
-
Mekozning ikkinchi bo'linishidan oldin DNK yana bir marta ikkilaydi deb o'ylash.
Interkinezda sintetik davr yo'q. Bitta DNK ikkilanishi — ikkita bo'linish: aynan shu sababli to'plam oxirida ikki barobar kamayadi.
-
Krossingoverni mitozga yoki metafaza I ga bog'lash.
Krossingover mekoz I profazasida, homologlar bivalentda birlashganda (kon'yugatsiya) sodir bo'ladi. Mitozda homologlar kon'yugatsiya qilmaydi, shuning uchun unda krossingover yo'q.
-
Mekoz to'rtta bir xil hujayra hosil qiladi deb yozish, va xromosomalar soni har bir ikkita bo'linishda ikki barobar kamayadi deb hisoblash.
To'plam faqat birinchi bo'linishda ikki barobar kamayadi — u reduksion deb ataladi. Ikkinchi bo'linish hujayradagi xromosomalar sonini kamaytirmaydi, u xromatidalarni ajratadi. Natijada hosil bo'lgan to'rtta hujayra genetik jihatdan har xil: krossingover va homologlarning tasodifiy tarqalishi ularga har xil genlar kombinatsiyasini beradi.
-
Interfazani mitozning birinchi fazasi deb atash.
Interfaza — bu hujayra hayot siklining bir qismi, bo'linish fazasi emas. Mitozning to'rtta fazasi bor: profaza, metafaza, anafaza, telofaza. Lekin interfazasiz xromosomalar sonini hisoblash topshiriqlarini yechib bo'lmaydi: aynan uning S-davrida to'plam 2n4c bo'ladi.
Savollar va javoblar
Mitoz mekozdan qisqacha qanday farq qiladi?
Mitoz — bitta bo'linish, hujayradan ikkita hujayra oldingi 2n to'plami va bir xil genlar to'plami bilan hosil bo'ladi. Mekoz — ketma-ket ikkita bo'linish bitta DNK ikkilanishidan keyin, to'rtta hujayra gaploid n to'plami bilan hosil bo'ladi va ularning hammasi genlar kombinatsiyasi bo'yicha farq qiladi. Bundan tashqari, faqat mekozda kon'yugatsiya va krossingover bor, anafaza I da esa butun homologik xromosomalar, xromatidalar emas, tarqaladi.
Mitoz va mekozda nechta hujayra hosil bo'ladi?
Mitozda — ikkita 2n2c to'plamli hujayra. Mekozda — to'rtta nc to'plamli hujayra. Shu sababli ularning vazifasi ham farq qiladi: mitoz bir xil hujayralar sonini ko'paytiradi, mekoz jinsiy hujayralarni tayyorlaydi.
Krossingover qaysi fazada sodir bo'ladi?
Mekozning birinchi bo'linishi profazasida. Krossingover — bu homologik xromosomalarning nostrategik xromatidalari orasida o'zaro teng bo'laklar almashinuvi. U faqat homologlar bivalentda birlashganda, ya'ni kon'yugatsiyadan keyin mumkin.
Xromosomalar kon'yugatsiyasi va bivalent nima?
Kon'yugatsiya — bu mekoz I profazasida homologik xromosomalarning butun uzunligi bo'ylab juft-juft bo'lib yaqinlashishi. Hosil bo'lgan juftlik bivalent deb ataladi: unda ikkita xromosoma va to'rtta xromatida bor (shuning uchun u ba'zan tetrada deb ham ataladi). Metafaza I da ekvatorda aynan bivalentlar, alohida xromosomalar emas, tiziladi.
Nima uchun mitoz anafazasida to'plam 4n4c deb yoziladi?
Chunki sentromeralar bo'lingan va har bir sobiq xromatida mustaqil xromosomaga aylangan. DNK molekulalari soni (4c) o'zgarmagan, lekin xromosomalar soni vaqtincha ikki barobar ko'payib 4n bo'lgan. Sitoplazma bo'lingandan keyin, har bir ikkita hujayrada odatdagi 2n2c to'plami bo'ladi.
Organizmdagi qayerda mitoz, qayerda mekoz sodir bo'ladi?
Mitoz somatik hujayralarda sodir bo'ladi: o'sish zonalari, teri, ichak shilliq qavati, suyak iligi, yaralarning bitishi. Hayvonlarda mekoz jinsiy bezlarda jinsiy hujayralar hosil bo'lishida, o'simliklarda — sporalar hosil bo'lishida sodir bo'ladi.
Mitozga interfaza kiradimi?
Yo'q. Interfaza — bu bo'linishga tayyorgarlik va hujayra hayot siklining bir qismi. Mitozning to'rtta fazasi bor: profaza, metafaza, anafaza va telofaza. Lekin interfazasiz xromosomalar sonini hisoblash topshiriqlarini yechib bo'lmaydi: aynan uning S-davrida to'plam 2n4c bo'ladi.
