Back to chapter

11.2:

מיוזה I

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
Meiosis I

Languages

Share

בבני אדם, תאים מבשר המין עוברים מיוזיס, תהליך עם שתי חטיבות בשם מיוזיס I ו-מיוזיס II בשביל לייצר זרע פלואיד או תאי ביצה. אנו נתחיל עם תהליך מיוזיס I שם הכרומטין של תא דיפלואידי, מעורבים בו אחד אבהי ומערכת גנטית אימהית אחת, מתעבות. זה יוצר צורת X כרומוזומית טיפוסית, אשר זה עוגן המעטפה הגרעינית.אבא ואמא בירושה עותקים של אותו כרומוזום מצטרפים לפיתוח של חוטי חלבון ביניהם, וכיוון כך, גנים מקבילים בשורה למעלה. כרומוזומים הומולוגיים כאלה מחליפים חתיכות במהלך המעבר, ונשארים מודבקים בנקודות החילוף, אפילו כאשר החוטים ביניהם מתמוססים. מחוץ לגרעין, מנגנון הציר המיוטי מופיע, הכרוך במיקרו-צינורות שמקורם בצנטרוזומים.במהלך הפרומטאפאס I, המעטפה הגרעינית מתפזרת, וקינטוכוריות חלבון מצטברות על הצנטרומרים. מיקרו-הצינורות מתארכים ואז מתחברים למבנים האלה, ומהדקים כל כרומוזום הומולוג בזוג לקוטב אחר. עם מטאפאס I, הזוגות מתמקמים באופן אקראי לאורך קו האמצע של התא.ואנפזה I מסומנת על ידי נסיגה של מיקרו-הצינורות, המפצלת כרומוזומים הומולוגיים. התא גם מתארך, וטלופאז I עוקב אחריו, שם הכרומוזומים מתיישבים בצדדים מנוגדים, נרפים ומוקפים על ידי מעטפות גרעיניות. במקביל, הציטופלזמה מתפצלת ויוצרת זוג תאים.כך, מיוזה I מסתיימת עם שני תאים חצוייים מובחנים גנטית שכל אחד מהם מכיל כרומוזום אחד מכל זוג הומולוגים אשר נכחו בהתחלה.

11.2:

מיוזה I

Meiosis is a carefully orchestrated set of cell divisions, the goal of which—in humans—is to produce haploid sperm or eggs, each containing half the number of chromosomes present in somatic cells elsewhere in the body. Meiosis I is the first such division, and involves several key steps, among them: condensation of replicated chromosomes in diploid cells; the pairing of homologous chromosomes and their exchange of information; and finally, the separation of homologous chromosomes by a microtubule-based network. This last step segregates homologs between two haploid precursor cells that may subsequently enter the second phase of meiosis, meiosis II.

Crossing Over and the Synaptonemal Complex

The exchange of equivalent segments between homologous chromosomes occurs early on during meiosis I, and is referred to as crossing over. This process relies on the close association of such homologs, which are drawn together by the formation of a connective protein framework called the synaptonemal complex between them. To function correctly, the complex requires three parts: (1) vertical lateral elements, which form along the inward-facing sides of two juxtaposed homologous chromosomes; (2) a vertical central element positioned between the chromosomes; and (3) transverse filaments, or horizontal protein threads that connect the vertical and central components. The result has often been compared to a ladder, with the lateral elements serving as the legs and the transverse filaments akin to rungs. Importantly, the synaptonemal complex helps to precisely align homologous chromosomes, enabling crossing over between equivalent stretches of genetic material; however, this framework is transient, with most of it dissolving after such recombination occurs.

Meiosis and Chromosomal Abnormalities

Meiosis is a complicated process, and errors can happen despite cellular safeguards. Occasionally, such mistakes are the result of nondisjunction, where chromosomes are not evenly partitioned between cells. During meiosis I, this means that a pair of homologous chromosomes may end up in one of the two resulting cells, while the other lacks the chromosome altogether. When the precursor that received both homologs enters and completes meiosis II, both daughter cells formed possess two copies of the chromosome in question, rather than the single copy expected.

One of the more well-known results of nondisjunction occurring during meiosis I is trisomy 21, in which an individual has three copies of chromosome 21. Commonly known as Down syndrome, this condition is characterized by distinct facial features, developmental delays, and heart defects. Although the exact cause of nondisjunction resulting in Down syndrome and other trisomies is variable, it may be the result of problems with the microtubule apparatus that separates the chromosomes, or defects in proteins that join chromosomes together.

Suggested Reading

Kazemi, Mohammad, Mansoor Salehi, and Majid Kheirollahi. “Down Syndrome: Current Status, Challenges and Future Perspectives.” International Journal of Molecular and Cellular Medicine 5, no. 3 (2016): 125–33. [Source]