Informasi

Kemungkinan kombinasi dalam Telofase 1 Meiosis

Kemungkinan kombinasi dalam Telofase 1 Meiosis


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Seperti yang mungkin sudah Anda ketahui

Meiosis adalah proses eukariotik, hewan yang bereproduksi secara seksual yang mengurangi jumlah kromosom dalam sel sebelum reproduksi $^{[1]}$

Salah satu alasan mengapa meiosis sangat penting dalam evolusi adalah variasi.

Seperti yang pernah guru saya katakan: Alam melempar dadu... - Ini keajaiban genetika; dua orang yang sama sekali berbeda mungkin memiliki orang tua yang sama.

Jadi di sini pertanyaan:

Misalkan kita memiliki sel dengan empat kromosom (dua pasangan kromosom homolog) di Profase 1. Saya telah menggambar semua kemungkinan kombinasi yang bisa terjadi - ini dipilih secara acak - di Telofase 1.

Apakah ada kelainan genetik (tidak hanya mengenai manusia), di mana empat kromosom awal terbelah, pada Telofase, menjadi dua bagian, masing-masing mengandung sepasang kromosom homolog. Yaitu. (mengacu pada gambar) adalah kombinasinya $(color{merah}{merah}+color{biru}{biru})(color{hijau}{hijau}+hitam)$ di Telofase 1 mungkin?

$$$$ $^{[1]}$ Kutipan dari https://biologydictionary.net/meiosis/


Kegagalan untuk memisahkan kromosom homolog dengan benar selama meiosis, baik dengan memasukkan salinan ekstra kromosom atau memasukkan nol salinan kromosom, menyebabkan gamet yang 'aneuploid', dan sebagai hasilnya, zigot yang dihasilkan dari gamet itu akan memiliki tambahan atau kromosom yang hilang juga.

Bagi manusia, sebagian besar aneuploidi benar-benar fatal pada beberapa titik perkembangan awal, jadi tidak ada kelainan genetik terkait pada kelahiran hidup.

Satu aneuploidi umum yang tidak fatal bagi embrio adalah salinan ekstra dari kromosom 21; ini menyebabkan sindrom Down.


4.1: Meiosis

  • Disumbangkan oleh Stefanie West Leacock
  • Instruktur (Biologi) di University of Arkansas di Little Rock
  • Jelaskan dan gambar peristiwa penting dan tahapan meiosis yang mengarah pada gamet haploid.
  • Ingat bahwa kromosom homolog terpisah selama meiosis I (pembelahan reduksi) dan kromatid saudara terpisah selama meiosis II (pembelahan persamaan).
  • Bandingkan mitosis dan meiosis.
  • Bandingkan proses oogenesis dan spermatogenesis pada manusia, termasuk komplemen kromosom gamet.

Kebanyakan eukariota bereplikasi secara seksual - sel dari satu individu bergabung dengan sel dari yang lain untuk menciptakan generasi berikutnya. Agar ini berhasil, sel-sel yang melebur harus mengandung setengah jumlah kromosom seperti pada organisme dewasa. Jika tidak, jumlah kromosom akan berlipat ganda pada setiap generasi! Pengurangan jumlah kromosom dicapai dengan proses meiosis. Dalam meiosis, biasanya ada dua langkah, Meiosis I dan II. Pada Meiosis I kromosom homolog memisahkan, sedangkan pada Meiosis II kromatid saudara memisahkan. Sebagian besar organisme multiseluler menggunakan meiosis untuk menghasilkan gamet, sel-sel yang menyatu untuk membuat keturunan. Beberapa eukariota bersel tunggal seperti ragi juga menggunakan meiosis.

Meiosis dimulai mirip dengan mitosis (sel telah mereplikasi kromosomnya dan tumbuh cukup besar untuk membelah), tetapi membutuhkan dua putaran pembelahan. Yang pertama, yang dikenal sebagai meiosis I, kromosom homolog terpisah dan terpisah. Selama meiosis II, kromatid bersaudara berpisah dan berpisah. Perhatikan bagaimana meosis I dan II keduanya dibagi menjadi profase, metafase, anafase, dan telofase. Setelah dua putaran sitokinesis, empat sel akan diproduksi, masing-masing dengan satu salinan dari setiap kromosom.

Meiosis dibagi menjadi dua tahap yang ditunjuk oleh angka romawi I (satu) dan II (dua). Meiosis I disebut reduksi pembelahan, karena mengurangi jumlah kromosom yang diwarisi oleh masing-masing sel anak. Meiosis I dibagi lagi menjadi Profase I, Metafase I, Anafase I, dan Telofase I, yang kira-kira mirip dengan tahap mitosis yang sesuai, kecuali bahwa pada Profase I dan Metafase I, kromosom homolog berpasangan satu sama lain, atau sinapsis, dan disebut bivalen. Ini adalah perbedaan penting antara mitosis dan meiosis, karena mempengaruhi pemisahan alel, dan juga memungkinkan rekombinasi terjadi melalui pindah silang, seperti yang dijelaskan nanti. Selama Anafase I, satu anggota dari setiap pasangan kromosom homolog bermigrasi ke setiap sel anak (1N). Meiosis II menyerupai mitosis, dengan satu kromatid saudara perempuan dari setiap kromosom memisahkan untuk menghasilkan dua sel anak. Karena Meiosis II, seperti mitosis, menghasilkan pemisahan kromatid saudara perempuan, Meiosis II disebut an persamaan divisi.

Meiosis I

Pada meiosis I bereplikasi, kromosom homolog berpasangan, atau bersinaps, selama tahap pakiten pada profase I, berbaris di tengah sel selama metafase I, dan berpisah selama anafase I. Agar hal ini terjadi, kromosom homolog perlu dibawa bersama-sama saat mereka memadat selama profase I. Keterikatan ini terbentuk dalam dua cara. Protein mengikat kedua kromosom homolog sepanjang panjangnya dan membentuk kompleks sinaptonemal (sinaps berarti persimpangan). Protein ini menahan kromosom dalam struktur sementara yang disebut a . bivalent. Protein dilepaskan ketika sel memasuki anafase I, sehingga kromosom homolog dapat dipisahkan.

Gambar (PageIndex<1>): Meiosis adalah proses di mana sel diploid membelah diri menjadi 4 sel haploid. Pada akhir Meiosis ada empat sel yang berbeda secara genetik. Diagram menunjukkan Meiosis sebagai proses non-siklik. (CC OLEH Marek Kultys melalui https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Meiosis_diagram.jpg)

Kondensasi kromosom selama meiosis

Saat meiosis berlangsung, kromatin menjadi semakin kental. Pada beberapa organisme, DNA menjadi sangat padat sehingga tampak sebagai titik DNA, bukan garis di bawah mikroskop. Seperti yang Anda harapkan dari kromatin kental, sedikit aktivitas transkripsi terjadi selama tahap meiosis ini, sehingga sel harus menghasilkan mRNA yang dibutuhkan sebelum meiosis.

Gambar (PageIndex<2>): Pewarnaan DNA selama meiosis di Arabidopsis menunjukkan peningkatan derajat kondensasi kromosom pada berbagai tahap profase I (A-C). Fase meiosis berikutnya adalah metafase I (D), telofase I (E), metafase II (F), anafase II (G), dan telofase II (H). (Hak Cipta CC oleh Chelysheva et al. (2008) The Arabidopsis BLAP75/Rmi1 Homolog Memainkan Peran Penting di Meiotic Double-Strand Break Repair. PLoS Genet 4(12): e1000309.)

Rekombinasi Homolog

Di dalam kompleks sinaptonemal selama profase 1, rekombinasi homolog, atau pindah silang, terjadi. Ini adalah tempat di mana DNA endonuklease memecah dua kromatid non-saudara perempuan di lokasi yang sama dan kemudian secara kovalen memasang kembali kromatid non-saudara perempuan bersama-sama untuk membuat persilangan antara kromatid non-saudara (4.1.1: Rekombinasi homolog). Reorganisasi kromatid ini akan bertahan selama sisa meiosis dan menghasilkan rekombinasi alel dalam gamet.

Crossover berfungsi untuk menyatukan kromosom homolog selama meiosis I sehingga mereka berhasil memisahkan diri mereka juga menyebabkan perombakan kombinasi alel untuk menciptakan keragaman genetik, yang dapat memiliki efek penting pada evolusi.

Meiosis II

Pada penyelesaian meiosis I ada dua sel haploid, masing-masing dengan satu, salinan yang direplikasi dari setiap kromosom (1n). Karena hanya satu salinan dari setiap homolog yang ada, bivalen tidak terbentuk. Pada metafase meiosis II, kromosom sekali lagi akan dibawa ke tengah sel, tetapi kali ini kromatid saudara perempuan yang akan memisahkan diri selama anafase II.

Setelah sitokinesis akan ada empat sel, masing-masing hanya berisi satu kromosom yang tidak direplikasi dari setiap jenis. Meiosis II menyerupai mitosis dalam hal jumlah kromosom per sel tidak berubah - keduanya adalah persamaan pembelahan sel &ndash tetapi pada meiosis II keempat sel memiliki komposisi genetik yang berbeda. Akan ada perbedaan alelik di antara gamet.


Kemungkinan kombinasi dalam Telofase 1 Meiosis - Biologi

3.3.1 Satu inti diploid membelah secara meiosis menghasilkan empat inti haploid.

Meiosis terjadi dalam produksi gamet untuk reproduksi seksual pada hewan (spora pada tumbuhan). Meiosis terjadi dalam dua tahap: Meiosis I dan Meiosis II.

Meiosis I melibatkan pembentukan 2 sel haploid dari satu sel diploid. Tahap pertama adalah profase I. Selama metafase I, kromosom homolog berbaris berdampingan. Pada anafase I, kromosom homolog dipisahkan dan pindah ke kutub yang berlawanan. Sel membelah menjadi dua selama telofase I untuk menghasilkan dua sel haploid.

Meiosis II sangat mirip dengan mitosis, kecuali dengan sel haploid. Pada profase II, serat gelendong terbentuk kembali. Pada metafase II, kromosom berbaris di tengah sel. Kromatid saudara ditarik terpisah dalam anafase II dan sel membelah menjadi dua sekali lagi dalam telofase II. Jumlah kromosom tetap sama di seluruh.

Jadi, melalui meiosis, satu sel diploid membentuk empat sel haploid yang berbeda secara genetik.

3.3.2 Pembelahan jumlah kromosom memungkinkan siklus hidup seksual dengan peleburan gamet.

Gamet adalah sel kelamin, sperma, dan sel telur. Gamet adalah haploid yang berarti mereka hanya memiliki satu set informasi genetik. Jadi ketika dua gamet membuahi selama reproduksi seksual mereka membentuk sel dengan jumlah kromosom diploid.

Jika dengan beberapa kejadian aneh dua gamet manusia diploid dibuahi maka Anda akan memiliki seseorang dengan 92 kromosom yang cukup mustahil.

3.3.3 DNA direplikasi sebelum meiosis sehingga semua kromosom terdiri dari dua kromatid bersaudara.

Ini pada dasarnya menggandakan jumlah kromosom

3.3.4 Tahap awal meiosis melibatkan pasangan kromosom homolog dan pindah silang diikuti oleh kondensasi.

Kromatid Non-Sister berasal dari kromosom yang berbeda tetapi homolog satu sama lain. Chiasma adalah tempat di mana kromosom bergabung selama profase-I

Selama profase I, kromosom homolog berpasangan untuk membentuk tetrad (bivalen) dalam proses yang disebut sinapsis. Pindah silang kemudian terjadi antara tetrad ketika informasi genetik dipertukarkan antara kromatid non-saudara. Hal ini menyebabkan keragaman genetik

3.3.5 Orientasi pasangan kromosom homolog sebelum pemisahan adalah acak.

Organisme yang bereproduksi secara seksual memiliki satu set kromosom dari ibu mereka dan satu set homolog dari ibu mereka. Kromosom mempengaruhi karakteristik yang sama tetapi dengan cara yang berbeda (mata biru, mata coklat). Selama meiosis-I ketika homolog terpisah, tidak ada yang tahu ke sel anak mana kromosom homolog akan pergi.

3.3.6 Pemisahan pasangan kromosom homolog pada pembelahan pertama meiosis membagi dua jumlah kromosom.

Ini karena kromosom homolog terpisah menjadi sel yang berbeda

3.3.7 Pindah silang dan orientasi acak mendorong variasi genetik.

Karena pada dasarnya campuran set DNA yang berbeda.

Kemungkinan kombinasi orientasi acak pada manusia cukup besar, bahkan ada 2^23 kemungkinan kombinasi atau 107.3741.824 kemungkinan orientasi. (2 pangkat jumlah kromosom haploid)

3.3.8 Fusi gamet dari orang tua yang berbeda mendorong variasi genetik.

Baik ayah maupun ibu memiliki sel kelamin yang dihasilkan melalui meiosis sehingga memiliki berbagai gamet unik dengan genom unik. Dan saat gamet melebur sel telur dan sperma yang akan dibuahi secara acak. Dari sekian banyak telur yang dimiliki wanita dan jutaan sperma pria menghasilkan dua yang akan membuahi benar-benar acak. Dan ini juga menyebabkan variasi genetik

3.3.9 Non-disjungsi dapat menyebabkan sindrom Down dan kelainan Kromosom lainnya.

Selama anafase-I atau anafase-II, ada kemungkinan bahwa kromosom homolog tidak terpisah. Ini berarti bahwa kromosom ekstra akan masuk ke satu sel dan yang lain akan memiliki satu lebih sedikit. Ini disebut non-disjunction dan dapat menyebabkan kelainan kromosom seperti sindrom down.

Down syndrome terjadi ketika seseorang memiliki kromosom ekstra 21 (total 47). Ini karena sperma atau sel telur yang menyatu selama pembuahan memiliki 24 kromosom, bukan 23.

3.3.10 Studi menunjukkan usia orang tua mempengaruhi kemungkinan nondisjunction.

Studi menunjukkan bahwa semakin tua orang tua, semakin tinggi kemungkinan terjadinya non-disjunction. Ini berarti bahwa orang tua yang lebih tua memiliki peluang lebih tinggi untuk memiliki keturunan dengan kelainan genetik

3.3.11 Deskripsi metode yang digunakan untuk mendapatkan sel untuk analisis kariotipe mis. pengambilan sampel chorionic villus dan amniosentesis dan risiko terkait.

3.3.12 Menggambar diagram untuk menunjukkan tahapan meiosis yang menghasilkan pembentukan empat sel haploid.


Prometafase I

Peristiwa kunci dalam prometafase I adalah perlekatan mikrotubulus serat gelendong ke protein kinetokor di sentromer. Protein kinetokor adalah kompleks multiprotein yang mengikat sentromer kromosom ke mikrotubulus dari gelendong mitosis. Mikrotubulus tumbuh dari pusat pengorganisasian mikrotubulus (MTOCs). Dalam sel hewan, MTOC adalah sentrosom yang terletak di kutub yang berlawanan dari sel. Mikrotubulus dari setiap kutub bergerak ke tengah sel dan menempel pada salah satu kinetokor dari dua kromosom homolog yang menyatu. Setiap anggota pasangan homolog menempel pada mikrotubulus yang memanjang dari kutub sel yang berlawanan sehingga pada fase berikutnya, mikrotubulus dapat menarik pasangan homolog tersebut. Serat gelendong yang menempel pada kinetokor disebut a mikrotubulus kinetokor. Pada akhir prometafase I, setiap tetrad melekat pada mikrotubulus dari kedua kutub, dengan satu kromosom homolog menghadap setiap kutub. Kromosom homolog masih disatukan di chiasmata. Selain itu, membran inti telah rusak seluruhnya.


Meiosis I

Meiosis didahului oleh interfase yang terdiri dari G1, S, dan G2 fase, yang hampir identik dengan fase sebelum mitosis. G1 fase ("fase celah pertama") difokuskan pada pertumbuhan sel. Selama fase S—fase kedua interfase—sel menyalin atau ulangan DNA dari kromosom. Akhirnya, di G2 fase ("fase celah kedua") sel menjalani persiapan akhir untuk meiosis.

Selama duplikasi DNA pada fase S, setiap kromosom direplikasi untuk menghasilkan dua salinan identik—kromatid saudara yang disatukan di sentromer oleh protein kohesin, yang menahan kromatid bersama-sama sampai anafase II.

Profase I

Pada awal profase I, sebelum kromosom dapat dilihat dengan jelas dengan mikroskop, kromosom homolog dilekatkan pada ujungnya ke selubung nukleus oleh protein. Saat selubung nukleus mulai pecah, protein yang terkait dengan kromosom homolog membawa pasangan lebih dekat. Ingatlah bahwa dalam mitosis, kromosom homolog tidak berpasangan. Kompleks sinaptonemal, suatu kisi protein di antara kromosom homolog, pertama-tama terbentuk di lokasi tertentu dan kemudian menyebar ke luar untuk menutupi seluruh panjang kromosom. Pasangan kromosom homolog yang rapat disebut sinapsis. Dalam sinapsis, gen pada kromatid dari kromosom homolog disejajarkan secara tepat satu sama lain. Kompleks sinaptonemal mendukung pertukaran segmen kromosom antara kromatid nonsister homolog—proses yang disebut pindah silang. Menyeberang dapat diamati secara visual setelah pertukaran sebagai chiasmata (tunggal = kiasma).

Pada manusia, meskipun kromosom seks X dan Y tidak sepenuhnya homolog (yaitu, sebagian besar gen mereka berbeda), ada wilayah kecil homologi yang memungkinkan kromosom X dan Y berpasangan selama profase I. Sinaptonemal parsial kompleks berkembang hanya antara wilayah homologi.

Terletak pada interval di sepanjang kompleks sinaptonemal adalah kumpulan protein besar yang disebut nodul rekombinasi. Rakitan ini menandai titik-titik chiasmata kemudian dan memediasi proses multistep crossover — atau rekombinasi genetik — antara kromatid nonsister. Di dekat nodul rekombinasi, DNA untai ganda dari masing-masing kromatid dibelah, ujung yang dipotong dimodifikasi, dan sambungan baru dibuat antara kromatid bukan saudara. Saat profase I berlangsung, kompleks sinaptonemal mulai rusak dan kromosom mulai memadat. Ketika kompleks sinaptonemal hilang, kromosom homolog tetap melekat satu sama lain di sentromer dan di chiasmata. Chiasmata tetap ada sampai anafase I. Jumlah chiasmata bervariasi menurut spesies dan panjang kromosom. Harus ada setidaknya satu chiasma per kromosom untuk pemisahan yang tepat dari kromosom homolog selama meiosis I, tetapi mungkin ada sebanyak 25. Setelah crossover, kompleks sinaptonemal rusak dan koneksi kohesin antara pasangan homolog dihilangkan. Pada akhir profase I, pasangan disatukan hanya di chiasmata. Pasangan ini disebut tetrad karena empat kromatid saudara dari setiap pasangan kromosom homolog sekarang terlihat.

Peristiwa crossover adalah sumber pertama variasi genetik dalam inti yang dihasilkan oleh meiosis. Sebuah peristiwa crossover tunggal antara kromatid nonsister homolog mengarah ke pertukaran timbal balik DNA setara antara kromosom ibu dan kromosom ayah. Ketika kromatid saudara perempuan rekombinan dipindahkan ke dalam sel gamet, ia akan membawa beberapa DNA dari satu orang tua dan beberapa DNA dari orang tua lainnya. Kromatid rekombinan memiliki kombinasi gen ibu dan ayah yang tidak ada sebelum crossover. Peristiwa pindah silang dapat terjadi hampir di mana saja di sepanjang kromosom yang bersinaps. Sel-sel yang berbeda menjalani meiosis karena itu akan menghasilkan kromatid rekombinan yang berbeda, dengan berbagai kombinasi gen ibu dan orang tua. Beberapa crossover di lengan kromosom memiliki efek yang sama, bertukar segmen DNA untuk menghasilkan kromosom rekombinasi genetik.

Prometafase I

Peristiwa kunci dalam prometafase I adalah perlekatan mikrotubulus serat gelendong ke protein kinetokor di sentromer. Protein kinetokor adalah kompleks multiprotein yang mengikat sentromer kromosom ke mikrotubulus dari gelendong mitosis. Mikrotubulus tumbuh dari pusat pengorganisasian mikrotubulus (MTOCs). Dalam sel hewan, MTOC adalah sentrosom yang terletak di kutub yang berlawanan dari sel. Mikrotubulus dari setiap kutub bergerak ke tengah sel dan menempel pada salah satu kinetokor dari dua kromosom homolog yang menyatu. Setiap anggota pasangan homolog menempel pada mikrotubulus yang memanjang dari kutub sel yang berlawanan sehingga pada fase berikutnya, mikrotubulus dapat menarik pasangan homolog tersebut.Serat gelendong yang menempel pada kinetokor disebut a mikrotubulus kinetokor. Pada akhir prometafase I, setiap tetrad melekat pada mikrotubulus dari kedua kutub, dengan satu kromosom homolog menghadap setiap kutub. Kromosom homolog masih disatukan di chiasmata. Selain itu, membran inti telah rusak seluruhnya.

Metafase I

Selama metafase I, kromosom homolog tersusun pada lempeng metafase—kira-kira di garis tengah sel, dengan kinetokor menghadap kutub yang berlawanan. Pasangan homolog mengorientasikan diri secara acak di ekuator. Misalnya, jika dua anggota homolog kromosom 1 diberi label A dan B, maka kromosom dapat berbaris a-b atau b-a. Ini penting dalam menentukan gen yang dibawa oleh gamet, karena masing-masing hanya akan menerima satu dari dua kromosom homolog. (Ingat bahwa setelah pindah silang terjadi, kromosom homolog tidak identik. Mereka mengandung sedikit perbedaan dalam informasi genetiknya, menyebabkan setiap gamet memiliki susunan genetik yang unik.)

Keacakan dalam penyelarasan kromosom rekombinasi pada pelat metafase, ditambah dengan peristiwa persilangan antara kromatid nonsister, bertanggung jawab atas banyak variasi genetik pada keturunannya. Untuk memperjelas hal ini lebih lanjut, ingatlah bahwa kromosom homolog dari organisme yang bereproduksi secara seksual pada mulanya diwarisi sebagai dua set terpisah, satu dari masing-masing orangtua. Menggunakan manusia sebagai contoh, satu set 23 kromosom hadir dalam sel telur yang disumbangkan oleh ibu. Sang ayah menyediakan set lain dari 23 kromosom dalam sperma yang membuahi sel telur. Setiap sel dari keturunan multiseluler memiliki salinan dari dua set kromosom homolog yang asli. Pada profase I meiosis, kromosom homolog membentuk tetrad. Dalam metafase I, pasangan ini berbaris di titik tengah antara dua kutub sel untuk membentuk pelat metafase. Karena ada peluang yang sama bahwa serat mikrotubulus akan bertemu dengan kromosom yang diturunkan secara maternal atau paternal, susunan tetrad pada pelat metafase adalah acak. Jadi, setiap kromosom yang diturunkan secara maternal dapat menghadapi salah satu kutub. Demikian pula, setiap kromosom yang diturunkan dari pihak ayah juga dapat menghadapi salah satu kutub. Orientasi setiap tetrad tidak bergantung pada orientasi 22 tetrad lainnya.

Acara ini— acak (atau Mandiri) bermacam-macam kromosom homolog pada pelat metafase—merupakan mekanisme kedua yang memperkenalkan variasi ke dalam gamet atau spora. Pada setiap sel yang mengalami meiosis, susunan tetradnya berbeda. Jumlah variasi tergantung pada jumlah kromosom yang membentuk satu set. Ada dua kemungkinan untuk orientasi pada pelat metafase jumlah kemungkinan keselarasan karena itu sama dengan 2 n dalam sel diploid, di mana n adalah jumlah kromosom per set haploid. Manusia memiliki 23 pasang kromosom, yang menghasilkan lebih dari delapan juta (2 23 ) kemungkinan gamet yang berbeda secara genetik hanya dari penyelarasan acak kromosom pada pelat metafase. Jumlah ini tidak termasuk variabilitas yang sebelumnya dihasilkan oleh persilangan antara kromatid nonsister. Mengingat dua mekanisme ini, sangat tidak mungkin bahwa dua sel haploid yang dihasilkan dari meiosis akan memiliki komposisi genetik yang sama.

Untuk meringkas, meiosis I menciptakan gamet yang beragam secara genetik dalam dua cara. Pertama, selama profase I, peristiwa persilangan antara kromatid nonsister dari setiap pasangan kromosom homolog menghasilkan kromatid rekombinan dengan kombinasi baru gen ibu dan ayah. Kedua, bermacam-macam acak tetrad pada pelat metafase menghasilkan kombinasi unik dari kromosom ibu dan ayah yang akan masuk ke gamet.

Anafase I

Pada anafase I, mikrotubulus menarik kromosom yang terkait terpisah. Kromatid saudara tetap terikat erat bersama di sentromer. Chiasmata rusak dalam anafase I karena mikrotubulus yang melekat pada kinetokor yang menyatu menarik kromosom homolog terpisah (Gambar 11.5).

Telofase I dan Sitokinesis

Dalam telofase, kromosom yang terpisah tiba di kutub yang berlawanan. Sisa dari peristiwa telofase khas mungkin atau mungkin tidak terjadi, tergantung pada spesies. Pada beberapa organisme, kromosom “membusuk” dan selubung nukleus terbentuk di sekitar set kromatid terpisah yang dihasilkan selama telofase I. Pada organisme lain, sitokinesis—pemisahan fisik komponen sitoplasma menjadi dua sel anak—terjadi tanpa pembentukan kembali nukleus. Di hampir semua spesies hewan dan beberapa jamur, sitokinesis memisahkan isi sel melalui a . pembelahan alur (penyempitan cincin aktin yang mengarah ke pembelahan sitoplasma). Pada tumbuhan, pelat sel terbentuk selama sitokinesis sel oleh vesikel Golgi yang menyatu pada pelat metafase. Pelat sel ini pada akhirnya akan mengarah pada pembentukan dinding sel yang memisahkan kedua sel anak.

Dua sel haploid adalah hasil pembelahan meiosis pertama dari sel diploid. Sel-selnya haploid karena pada setiap kutub, hanya ada satu dari setiap pasangan kromosom homolog. Oleh karena itu, hanya satu set lengkap kromosom yang ada. Inilah sebabnya mengapa sel dianggap haploid — hanya ada satu set kromosom, meskipun setiap kromosom masih terdiri dari dua kromatid saudara perempuan. Ingat bahwa kromatid saudara hanyalah duplikat dari salah satu dari dua kromosom homolog (kecuali untuk perubahan yang terjadi selama pindah silang). Pada meiosis II, kedua kromatid bersaudara ini akan berpisah, menghasilkan empat sel anak yang haploid.


Ratchet Muller

Untuk lebih memahami manfaat reproduksi seksual vs. reproduksi aseksual, Herman Joseph Muller mengusulkan model berikut:

  1. Mutasi tidak bisa dihindari.
  2. Kita tahu bahwa mutasi acak lebih sering merusak (memiliki pengaruh negatif pada kelangsungan hidup dan tingkat reproduksi) daripada menguntungkan (memiliki pengaruh positif pada kelangsungan hidup dan tingkat reproduksi). Itu hanya sifat dari segala sesuatu - lebih mudah untuk secara tidak sengaja merusak sesuatu daripada memperbaikinya secara tidak sengaja.
  3. Oleh karena itu, seiring berjalannya generasi, mutasi yang merugikan akan lebih sering terjadi daripada mutasi yang menguntungkan. Bahkan kromosom yang memperoleh mutasi menguntungkan yang langka akan "diseret ke bawah", dalam hal keuntungan adaptif, dengan cepat mengumpulkan alel disfungsional yang juga terjadi pada kromosom yang sama.
  4. Rekombinasi Meiotik dapat memisahkan (melalui persilangan kebetulan) alel menguntungkan yang langka dari alel merugikan pada kromosom yang sama, bermacam-macam acak kromosom dapat memisahkan alel yang menguntungkan dari yang buruk dalam genom induk yang sama, dan pemupukan dapat memungkinkan (sekali lagi melalui keberuntungan) kombinasi alel lemah untuk dipilih, dan kombinasi alel yang menguntungkan untuk dipilih.

kredit: "Skema untuk mengilustrasikan metode pindah silang", Thomas Hunt Morgan, 1916 "Kritik terhadap Teori Evolusi" Morgan adalah orang pertama yang memberikan bukti meyakinkan bahwa kromosom membawa gen.

Manfaat evolusioner dari rekombinasi. Pada ilustrasi di atas, kita melihat dua kromosom homolog (hitam vs. putih) dari organisme diploid. Kromosom homolog membawa gen yang sama, tetapi mungkin membawa alel yang berbeda untuk banyak gen tersebut. Kromosom putih adalah "tipe liar" dengan alel tradisional yang umum ditemukan pada dua gen yang berbeda (lingkaran terbuka menunjukkan lokasi mereka pada kromosom). Kromosom hitam membawa dua alel baru tetapi resesif. Alel merah solid merusak (= buruk untuk kebugaran reproduksi). Alel hijau padat bermanfaat- itu mempromosikan keberhasilan reproduksi. Pada individu yang membawa kromosom hitam, aspek positif dari alel yang baik dibatalkan oleh alel negatif, dan sebaliknya. Jadi seleksi alam tidak dapat bertindak untuk mengurangi frekuensi (dalam kumpulan gen populasi) dari alel buruk atau untuk meningkatkan frekuensi alel yang baik. Dapatkah Anda melihat bagaimana rekombinasi meiosis memungkinkan seleksi alam mempengaruhi frekuensi alel yang membantu vs. yang merusak?

Tidak diragukan lagi bahwa reproduksi seksual memberikan keuntungan evolusioner bagi organisme yang menggunakan mekanisme ini untuk menghasilkan keturunan. Pertanyaan yang bermasalah adalah mengapa, bahkan dalam menghadapi kondisi yang tampaknya stabil, reproduksi seksual tetap ada ketika lebih sulit dan menghasilkan lebih sedikit keturunan untuk organisme individu? Variasi adalah hasil dari reproduksi seksual, tetapi mengapa variasi terus-menerus diperlukan? Masukkan hipotesis Ratu Merah, pertama kali diusulkan oleh Leigh Van Valen pada tahun 1973. 1 Konsep ini dinamai mengacu pada ras Ratu Merah dalam buku Lewis Carroll, Melalui Kaca Pandang, di mana Ratu Merah mengatakan seseorang harus berlari dengan kecepatan penuh hanya untuk tetap berada di tempatnya.

Semua spesies berevolusi bersama dengan organisme lain. Misalnya, predator berevolusi bersama dengan mangsanya, dan parasit berevolusi bersama dengan inangnya. Contoh luar biasa dari koevolusi antara pemangsa dan mangsanya adalah koadaptasi unik kelelawar terbang malam dan mangsa ngengatnya. Kelelawar menemukan mangsanya dengan mengeluarkan bunyi klik bernada tinggi, tetapi ngengat telah mengembangkan telinga sederhana untuk mendengar bunyi klik ini sehingga mereka dapat menghindari kelelawar. Ngengat juga telah menyesuaikan perilaku, seperti terbang menjauh dari kelelawar ketika mereka pertama kali mendengarnya, atau tiba-tiba jatuh ke tanah ketika kelelawar ada di atasnya. Kelelawar telah mengembangkan klik &ldquoquiet&rdquo dalam upaya untuk menghindari pendengaran ngengat. Beberapa ngengat telah mengembangkan kemampuan untuk menanggapi klik kelelawar dengan klik mereka sendiri sebagai strategi untuk membingungkan kemampuan ekolokasi kelelawar.

Setiap keuntungan kecil yang diperoleh dengan variasi yang menguntungkan memberi spesies keunggulan atas pesaing dekat, predator, parasit, atau bahkan mangsa. Satu-satunya metode yang memungkinkan spesies yang berevolusi bersama untuk mempertahankan bagiannya sendiri dari sumber daya adalah dengan terus meningkatkan kemampuannya untuk bertahan hidup dan menghasilkan keturunan. Ketika satu spesies memperoleh keuntungan, spesies lain juga harus mengembangkan keuntungan atau mereka akan kalah bersaing. Spesies yang individunya tidak dapat mengikuti akan punah. Slogan Ratu Merah adalah, &ldquoDiperlukan semua lari yang dapat Anda lakukan untuk tetap berada di tempat yang sama.&rdquo Ini adalah deskripsi yang tepat tentang koevolusi antara spesies yang bersaing.


Kemungkinan kombinasi dalam Telofase 1 Meiosis - Biologi

Pada bagian ini, Anda akan mengeksplorasi pertanyaan-pertanyaan berikut:

  • Bagaimana kromosom berperilaku selama meiosis?
  • Peristiwa seluler apa yang terjadi selama meiosis?
  • Apa persamaan dan perbedaan meiosis dan mitosis?
  • Bagaimana proses meiosis menghasilkan variasi genetik?

Koneksi untuk Kursus AP ®

Saat kita menjelajahi siklus sel dan mitosis di bab sebelumnya, kita belajar bahwa sel membelah untuk tumbuh, menggantikan sel lain, dan bereproduksi secara aseksual. Tanpa mutasi, atau perubahan DNA, sel anak yang dihasilkan oleh mitosis menerima satu set instruksi genetik yang identik dengan sel induk. Karena perubahan gen mendorong kesatuan dan keragaman kehidupan, organisme tanpa variasi genetik tidak dapat berevolusi melalui seleksi alam. Evolusi terjadi hanya karena organisme telah mengembangkan cara untuk memvariasikan materi genetiknya. Ini terjadi melalui mutasi pada DNA, rekombinasi gen selama meiosis, dan meiosis diikuti oleh pembuahan pada organisme yang bereproduksi secara seksual.

Reproduksi seksual membutuhkan diploid (2n) organisme menghasilkan haploid (1n) sel melalui meiosis dan sel-sel haploid ini menyatu untuk membentuk keturunan baru yang diploid. Penyatuan dua sel haploid ini, satu dari setiap orang tua, adalah pembuahan. Meskipun proses meiosis dan mitosis memiliki kesamaan, produk akhirnya berbeda. Ingat bahwa DNA eukariotik terkandung dalam kromosom, dan bahwa kromosom terjadi pada pasangan homolog (homolog). Pada pembuahan, induk jantan menyumbangkan satu anggota dari setiap pasangan homolog kepada keturunannya, dan induk betina menyumbang yang lain. Dengan pengecualian kromosom seks, kromosom homolog mengandung gen yang sama, tetapi gen ini dapat memiliki variasi yang berbeda, yang disebut alel. (Misalnya, Anda mungkin mewarisi alel untuk mata cokelat dari ayah Anda dan alel untuk mata biru dari ibu Anda.) Seperti pada mitosis, kromosom homolog diduplikasi selama tahap-S (sintesis) interfase. Namun, tidak seperti mitosis, di mana hanya ada satu pembelahan inti, meiosis memiliki dua putaran lengkap pembelahan inti—meiosis I dan meiosis II. Ini menghasilkan empat inti dan (biasanya) empat sel anak, masing-masing dengan setengah jumlah kromosom sebagai sel induk (1n). Pembelahan pertama, meiosis I, memisahkan kromosom homolog, dan pembelahan kedua, meiosis II, memisahkan kromatid. (Ingat: selama meiosis, DNA bereplikasi SEKALI tetapi membelah DUA KALI, sedangkan pada mitosis, DNA bereplikasi SEKALI tetapi hanya membelah SEKALI.).

Meskipun mitosis dan meiosis serupa dalam banyak hal, mereka memiliki hasil yang berbeda. Perbedaan utama adalah pada jenis sel yang dihasilkan: mitosis menghasilkan sel yang identik, memungkinkan pertumbuhan atau perbaikan jaringan meiosis menghasilkan sel reproduksi, atau gamet. Gamet, sering disebut sel kelamin, bersatu dengan sel kelamin lain untuk menghasilkan organisme baru yang unik.

Variasi genetik terjadi selama meiosis I, di mana kromosom homolog berpasangan dan bertukar segmen kromatid non-saudara (crossover). Di sini kromosom homolog terpisah menjadi inti yang berbeda, menyebabkan pengurangan "ploidi." Selama meiosis II—yang lebih mirip dengan pembelahan mitosis—kromatid memisahkan dan memisahkan menjadi empat sel kelamin haploid. Namun, karena persilangan, sel anak yang dihasilkan tidak mengandung genom yang identik. Seperti pada mitosis, faktor eksternal dan sinyal internal mengatur siklus sel meiosis. Seperti yang akan kita jelajahi secara lebih rinci di bab selanjutnya, kesalahan dalam meiosis dapat menyebabkan kelainan genetik, seperti sindrom Down.

Informasi yang disajikan dan contoh yang disorot di bagian mendukung konsep dan tujuan pembelajaran yang diuraikan dalam Ide Besar 3 dari Kerangka Kurikulum Biologi AP ®. Tujuan pembelajaran yang tercantum dalam Kerangka Kurikulum memberikan dasar yang transparan untuk kursus AP ® Biologi, pengalaman laboratorium berbasis inkuiri, kegiatan instruksional, dan soal ujian AP ®. Tujuan pembelajaran menggabungkan konten yang diperlukan dengan satu atau lebih dari tujuh praktik sains.

Ide Besar 3 Sistem kehidupan menyimpan, mengambil, mengirimkan, dan merespons informasi penting untuk proses kehidupan.
Pemahaman yang Berkelanjutan 3.A Informasi yang dapat diwariskan memberikan kelangsungan hidup.
Pengetahuan Penting 3.A.2 Pada eukariota, informasi yang dapat diwariskan diteruskan ke generasi berikutnya melalui proses yang mencakup siklus sel dan mitosis atau meiosis ditambah pembuahan.
Praktek Sains 6.2 Siswa dapat mengkonstruksi penjelasan fenomena berdasarkan bukti yang dihasilkan melalui praktik ilmiah.
Tujuan Pembelajaran 3.9 Siswa mampu membuat penjelasan, menggunakan representasi visual atau narasi, tentang bagaimana DNA dalam kromosom ditransmisikan ke generasi berikutnya melalui mitosis, atau meiosis diikuti dengan pembuahan.
Pengetahuan Penting 3.A.2 Pada eukariota, informasi yang dapat diwariskan diteruskan ke generasi berikutnya melalui proses yang mencakup siklus sel dan mitosis atau meiosis ditambah pembuahan.
Praktek Sains 7.1 Siswa dapat menghubungkan fenomena dan model lintas skala spasial dan temporal.
Tujuan Pembelajaran 3.10 Siswa mampu mewakili hubungan antara meiosis dan peningkatan keragaman genetik yang diperlukan untuk evolusi.

Pertanyaan Tantangan Praktik Sains berisi pertanyaan tes tambahan untuk bagian ini yang akan membantu Anda mempersiapkan diri untuk ujian AP. Pertanyaan-pertanyaan ini membahas standar berikut:
[APLO 1.9][APLO 2.15][APLO 2.39][APLO 3.11][APLO 3.9]

Anda membaca bahwa pembuahan adalah penyatuan dua sel kelamin dari dua organisme individu. Jika kedua sel ini masing-masing mengandung satu set kromosom, sel yang dibuahi yang dihasilkan mengandung dua set kromosom. Sel haploid mengandung satu set kromosom. Sel yang mengandung dua set kromosom disebut diploid. Jumlah set kromosom dalam sel disebut tingkat ploidinya. Jika siklus reproduksi berlanjut, sel diploid harus mengurangi jumlah set kromosomnya sebelum pembuahan dapat terjadi lagi. Jika tidak, jumlah set kromosom akan berlipat ganda, dan terus berlipat ganda di setiap generasi. Jadi, selain pembuahan, reproduksi seksual mencakup pembelahan inti yang mengurangi jumlah set kromosom.

Sebagian besar hewan dan tumbuhan diploid, mengandung dua set kromosom. Dalam sel somatik suatu organisme, kadang-kadang disebut sebagai sel "tubuh" (semua sel organisme multiseluler kecuali sel reproduksi), nukleus mengandung dua salinan dari setiap kromosom, yang disebut kromosom homolog. Kromosom homolog adalah pasangan yang cocok yang mengandung gen yang sama di lokasi yang identik sepanjang panjangnya. Organisme diploid mewarisi satu salinan dari setiap kromosom homolog dari setiap orang tua secara bersama-sama, mereka dianggap sebagai satu set kromosom lengkap. Sel haploid, yang mengandung satu salinan dari setiap kromosom homolog, hanya ditemukan dalam struktur reproduksi organisme, seperti ovarium dan testis. Sel haploid dapat berupa gamet atau spora. Gamet jantan adalah sperma dan gamet betina adalah telur. Semua hewan dan sebagian besar tumbuhan menghasilkan gamet. Spora adalah sel haploid yang dapat menghasilkan organisme haploid atau dapat berfusi dengan spora lain membentuk sel diploid. Beberapa tanaman dan semua jamur menghasilkan spora.

Seperti yang telah Anda pelajari, pembelahan inti yang membentuk sel-sel haploid—meiosis—berkaitan erat dengan mitosis. Mitosis adalah bagian dari siklus reproduksi sel yang menghasilkan inti anak identik yang juga secara genetik identik dengan inti induk aslinya. Dalam mitosis, baik inti induk maupun inti anak berada pada tingkat ploidi yang sama—diploid untuk sebagian besar tumbuhan dan hewan. Meiosis menggunakan banyak mekanisme yang sama seperti mitosis. Namun, inti awal selalu diploid dan inti yang dihasilkan pada akhir pembelahan sel meiosis adalah haploid. Untuk mencapai pengurangan jumlah kromosom ini, meiosis terdiri dari satu putaran duplikasi kromosom dan dua putaran pembelahan inti. Karena peristiwa yang terjadi selama setiap tahap pembelahan analog dengan peristiwa mitosis, nama tahap yang sama diberikan. Namun, karena ada dua babak pembagian, proses utama dan tahapannya diberi tanda “I” atau “II”. Jadi, meiosis I adalah putaran pertama pembelahan meiosis dan terdiri dari profase I, prometafase I, dan seterusnya.Meiosis II, di mana putaran kedua pembelahan meiosis berlangsung, termasuk profase II, prometafase II, dan seterusnya.

Meiosis I

Meiosis didahului oleh interfase yang terdiri dari G1, S, dan G2 fase, yang hampir identik dengan fase sebelum mitosis. G1 fase, yang juga disebut fase celah pertama, adalah fase pertama dari interfase dan difokuskan pada pertumbuhan sel. Fase S adalah fase kedua interfase, di mana DNA kromosom direplikasi. Akhirnya, G2 fase, juga disebut fase celah kedua, adalah fase ketiga dan terakhir dari interfase dalam fase ini, sel mengalami persiapan akhir untuk meiosis.

Selama duplikasi DNA pada fase S, setiap kromosom direplikasi untuk menghasilkan dua salinan identik, yang disebut kromatid saudara perempuan, yang disatukan di sentromer oleh protein kohesin. Cohesin menyatukan kromatid sampai anafase II. Sentrosom, yang merupakan struktur yang mengatur mikrotubulus dari gelendong meiosis, juga bereplikasi. Ini mempersiapkan sel untuk memasuki profase I, fase meiosis pertama.

Profase I

Pada awal profase I, sebelum kromosom dapat dilihat dengan jelas secara mikroskopis, kromosom homolog dilekatkan pada ujungnya ke selubung nukleus oleh protein. Saat selubung nukleus mulai pecah, protein yang terkait dengan kromosom homolog membawa pasangan itu dekat satu sama lain. Ingatlah bahwa, dalam mitosis, kromosom homolog tidak berpasangan. Dalam mitosis, kromosom homolog berbaris ujung ke ujung sehingga ketika membelah, setiap sel anak menerima kromatid saudara perempuan dari kedua anggota pasangan homolog. Kompleks sinaptonemal, kisi protein antara kromosom homolog, pertama kali terbentuk di lokasi tertentu dan kemudian menyebar untuk menutupi seluruh panjang kromosom. Pasangan ketat dari kromosom homolog disebut sinapsis. Dalam sinapsis, gen pada kromatid dari kromosom homolog disejajarkan secara tepat satu sama lain. Kompleks sinaptonemal mendukung pertukaran segmen kromosom antara kromatid homolog non-saudara perempuan, suatu proses yang disebut pindah silang. Pindah silang dapat diamati secara visual setelah pertukaran sebagai chiasmata (tunggal = chiasma) (Gambar 11.2).

Pada spesies seperti manusia, meskipun kromosom seks X dan Y tidak homolog (sebagian besar gen mereka berbeda), mereka memiliki wilayah kecil homologi yang memungkinkan kromosom X dan Y berpasangan selama profase I. Kompleks sinaptonemal parsial berkembang hanya antara wilayah homologi.

Terletak pada interval di sepanjang kompleks sinaptonemal adalah kumpulan protein besar yang disebut nodul rekombinasi. Kumpulan ini menandai titik-titik chiasmata kemudian dan memediasi proses multilangkah crossover — atau rekombinasi genetik — antara kromatid non-saudara. Di dekat nodul rekombinasi pada setiap kromatid, DNA untai ganda dibelah, ujung-ujung yang terpotong dimodifikasi, dan hubungan baru dibuat antara kromatid non-saudara perempuan. Saat profase I berlangsung, kompleks sinaptonemal mulai rusak dan kromosom mulai memadat. Ketika kompleks sinaptonemal hilang, kromosom homolog tetap melekat satu sama lain di sentromer dan di chiasmata. Chiasmata tetap ada sampai anafase I. Jumlah chiasmata bervariasi menurut spesies dan panjang kromosom. Harus ada setidaknya satu chiasma per kromosom untuk pemisahan yang tepat dari kromosom homolog selama meiosis I, tetapi mungkin ada sebanyak 25. Setelah crossover, kompleks sinaptonemal rusak dan koneksi kohesin antara pasangan homolog juga dihilangkan. Pada akhir profase I, pasangan-pasangan tersebut disatukan hanya pada chiasmata (Gambar 11.3) dan disebut tetrad karena keempat kromatid saudara dari setiap pasangan kromosom homolog sekarang terlihat.

Peristiwa crossover adalah sumber pertama variasi genetik dalam inti yang dihasilkan oleh meiosis. Sebuah peristiwa crossover tunggal antara kromatid non-saudara homolog mengarah ke pertukaran timbal balik DNA setara antara kromosom ibu dan kromosom ayah. Sekarang, ketika kromatid saudara itu dipindahkan ke dalam sel gamet, ia akan membawa beberapa DNA dari satu induk individu dan beberapa DNA dari induk lainnya. Kromatid rekombinan saudara memiliki kombinasi gen ibu dan ayah yang tidak ada sebelum crossover. Beberapa crossover di lengan kromosom memiliki efek yang sama, bertukar segmen DNA untuk membuat kromosom rekombinan.

Prometafase I

Peristiwa kunci dalam prometafase I adalah perlekatan mikrotubulus serat gelendong ke protein kinetokor di sentromer. Protein kinetokor adalah kompleks multiprotein yang mengikat sentromer kromosom ke mikrotubulus dari gelendong mitosis. Mikrotubulus tumbuh dari sentrosom yang ditempatkan pada kutub sel yang berlawanan. Mikrotubulus bergerak ke tengah sel dan menempel pada salah satu dari dua kromosom homolog yang menyatu. Mikrotubulus menempel pada kinetokor setiap kromosom. Dengan setiap anggota pasangan homolog menempel pada kutub sel yang berlawanan, pada fase berikutnya, mikrotubulus dapat menarik pasangan homolog terpisah. Sebuah serat gelendong yang telah melekat pada kinetokor disebut mikrotubulus kinetokor. Pada akhir prometafase I, setiap tetrad melekat pada mikrotubulus dari kedua kutub, dengan satu kromosom homolog menghadap setiap kutub. Kromosom homolog masih disatukan di chiasmata. Selain itu, membran inti telah rusak seluruhnya.

Metafase I

Selama metafase I, kromosom homolog diatur di tengah sel dengan kinetokor menghadap kutub yang berlawanan. Pasangan homolog mengorientasikan diri secara acak di ekuator. Misalnya, jika dua anggota homolog kromosom 1 diberi label a dan b, maka kromosom dapat berbaris a-b, atau b-a. Ini penting dalam menentukan gen yang dibawa oleh gamet, karena masing-masing hanya akan menerima satu dari dua kromosom homolog. Ingat bahwa kromosom homolog tidak identik. Mereka mengandung sedikit perbedaan dalam informasi genetik mereka, menyebabkan setiap gamet memiliki susunan genetik yang unik.

Keacakan ini adalah dasar fisik untuk penciptaan bentuk kedua variasi genetik pada keturunannya. Pertimbangkan bahwa kromosom homolog dari organisme yang bereproduksi secara seksual awalnya diwarisi sebagai dua set terpisah, satu dari setiap orang tua. Menggunakan manusia sebagai contoh, satu set 23 kromosom hadir dalam sel telur yang disumbangkan oleh ibu. Sang ayah menyediakan set lain dari 23 kromosom dalam sperma yang membuahi sel telur. Setiap sel dari keturunan multiseluler memiliki salinan dari dua set kromosom homolog yang asli. Pada profase I meiosis, kromosom homolog membentuk tetrad. Dalam metafase I, pasangan ini berbaris di titik tengah antara dua kutub sel untuk membentuk pelat metafase. Karena ada peluang yang sama bahwa serat mikrotubulus akan bertemu dengan kromosom yang diturunkan secara maternal atau paternal, susunan tetrad pada pelat metafase adalah acak. Setiap kromosom yang diturunkan secara maternal dapat menghadapi salah satu kutub. Setiap kromosom yang diturunkan dari pihak ayah juga dapat menghadapi salah satu kutub. Orientasi setiap tetrad tidak bergantung pada orientasi 22 tetrad lainnya.

Peristiwa ini—pengaturan acak (atau independen) kromosom homolog pada pelat metafase—merupakan mekanisme kedua yang memperkenalkan variasi ke dalam gamet atau spora. Pada setiap sel yang mengalami meiosis, susunan tetradnya berbeda. Jumlah variasi tergantung pada jumlah kromosom yang membentuk satu set. Ada dua kemungkinan untuk orientasi pada pelat metafase jumlah kemungkinan keselarasan karena itu sama dengan 2n, di mana n adalah jumlah kromosom per set. Manusia memiliki 23 pasang kromosom, yang menghasilkan lebih dari delapan juta (2 23 ) kemungkinan gamet yang berbeda secara genetik. Jumlah ini tidak termasuk variabilitas yang sebelumnya dibuat dalam kromatid bersaudara dengan persilangan. Mengingat dua mekanisme ini, sangat tidak mungkin bahwa dua sel haploid yang dihasilkan dari meiosis akan memiliki komposisi genetik yang sama (Gambar 11.4).

Untuk meringkas konsekuensi genetik dari meiosis I, gen ibu dan ayah digabungkan kembali oleh peristiwa crossover yang terjadi antara setiap pasangan homolog selama profase I. Selain itu, bermacam-macam acak tetrad pada pelat metafase menghasilkan kombinasi unik dari kromosom ibu dan ayah. yang akan masuk ke gamet.

Anafase I

Pada anafase I, mikrotubulus menarik kromosom yang terkait terpisah. Kromatid saudara tetap terikat erat bersama di sentromer. Chiasmata rusak dalam anafase I karena mikrotubulus yang melekat pada kinetokor yang menyatu menarik kromosom homolog terpisah (Gambar 11.5).

Telofase I dan Sitokinesis

Dalam telofase, kromosom yang terpisah tiba di kutub yang berlawanan. Sisa dari peristiwa telofase khas mungkin atau mungkin tidak terjadi, tergantung pada spesies. Pada beberapa organisme, kromosom terdekondensasi dan selubung nukleus terbentuk di sekitar kromatid pada telofase I. Pada organisme lain, sitokinesis—pemisahan fisik komponen sitoplasma menjadi dua sel anak—terjadi tanpa pembentukan kembali nukleus. Di hampir semua spesies hewan dan beberapa jamur, sitokinesis memisahkan isi sel melalui alur pembelahan (penyempitan cincin aktin yang mengarah ke pembelahan sitoplasma). Pada tumbuhan, pelat sel terbentuk selama sitokinesis sel oleh vesikel Golgi yang menyatu pada pelat metafase. Pelat sel ini pada akhirnya akan mengarah pada pembentukan dinding sel yang memisahkan kedua sel anak.

Dua sel haploid adalah hasil akhir dari pembelahan meiosis pertama. Sel-selnya haploid karena pada setiap kutub, hanya ada satu dari setiap pasangan kromosom homolog. Oleh karena itu, hanya satu set lengkap kromosom yang ada. Inilah sebabnya mengapa sel dianggap haploid — hanya ada satu set kromosom, meskipun setiap homolog masih terdiri dari dua kromatid bersaudara. Ingat bahwa kromatid saudara hanyalah duplikat dari salah satu dari dua kromosom homolog (kecuali untuk perubahan yang terjadi selama pindah silang). Pada meiosis II, kedua kromatid bersaudara ini akan berpisah, menghasilkan empat sel anak yang haploid.

LINK UNTUK BELAJAR

Tinjau proses meiosis, amati bagaimana kromosom menyelaraskan dan bermigrasi, di Meiosis: An Interactive Animation.

  1. Kesalahan hanya dapat muncul selama proses rekombinasi yang dapat mengakibatkan penghapusan, duplikasi, atau translokasi yang menyebabkan kelainan tersebut.
  2. Penyimpangan yang disebabkan ketika sepasang kromosom homolog gagal berpisah selama anafase I atau ketika kromatid saudara gagal berpisah selama anafase II, sel anak akan mewarisi jumlah kromosom yang tidak sama.
  3. Kesalahan selama anafase I meiosis hanya menyebabkan penyimpangan yang mengakibatkan jumlah kromosom yang tidak sama.
  4. Kesalahan selama meiosis memperkenalkan variasi dalam urutan DNA, yang secara khusus bergantung pada ukuran varian saja.

Meiosis II

Pada beberapa spesies, sel memasuki interfase singkat, atau interkinesis, sebelum memasuki meiosis II. Interkinesis tidak memiliki fase S, sehingga kromosom tidak terduplikasi. Kedua sel yang dihasilkan pada meiosis I mengalami peristiwa meiosis II secara sinkron. Selama meiosis II, kromatid saudara perempuan dalam dua sel anak terpisah, membentuk empat gamet haploid baru. Mekanisme meiosis II mirip dengan mitosis, kecuali bahwa setiap sel yang membelah hanya memiliki satu set kromosom homolog. Oleh karena itu, setiap sel memiliki setengah jumlah kromatid saudara untuk dipisahkan sebagai sel diploid yang menjalani mitosis.

Profase II

Jika kromosom didekondensasi dalam telofase I, mereka memadat lagi. Jika selubung nukleus terbentuk, mereka terfragmentasi menjadi vesikel. Sentrosom yang diduplikasi selama interkinesis bergerak menjauh satu sama lain menuju kutub yang berlawanan, dan gelendong baru terbentuk.

Prometafase II

Amplop nuklir benar-benar rusak, dan poros sepenuhnya terbentuk. Setiap kromatid saudara membentuk kinetokor individu yang menempel pada mikrotubulus dari kutub yang berlawanan.

Metafase II

Kromatid saudara dipadatkan secara maksimal dan disejajarkan di ekuator sel.

Anafase II

Kromatid saudara ditarik terpisah oleh mikrotubulus kinetokor dan bergerak menuju kutub yang berlawanan. Mikrotubulus non-kinetokor memanjangkan sel.

Telofase II dan Sitokinesis

Kromosom tiba di kutub yang berlawanan dan mulai mengalami dekondensasi. Amplop nuklir terbentuk di sekitar kromosom. Sitokinesis memisahkan dua sel menjadi empat sel haploid yang unik. Pada titik ini, inti yang baru terbentuk keduanya haploid. Sel-sel yang dihasilkan secara genetik unik karena bermacam-macam acak dari homolog ayah dan ibu dan karena rekombinasi segmen kromosom ibu dan ayah (dengan set gen mereka) yang terjadi selama crossover. Seluruh proses meiosis diuraikan pada Gambar 11.6.

Membandingkan Meiosis dan Mitosis

Mitosis dan meiosis keduanya merupakan bentuk pembelahan nukleus dalam sel eukariotik. Mereka memiliki beberapa kesamaan, tetapi juga menunjukkan perbedaan yang berbeda yang mengarah pada hasil yang sangat berbeda (Gambar 11.7). Mitosis adalah pembelahan inti tunggal yang menghasilkan dua inti yang biasanya dipartisi menjadi dua sel baru. Inti yang dihasilkan dari pembelahan mitosis secara genetik identik dengan inti asli. Mereka memiliki jumlah set kromosom yang sama, satu set untuk sel haploid dan dua set untuk sel diploid. Pada sebagian besar tumbuhan dan semua spesies hewan, biasanya sel diploid yang mengalami mitosis untuk membentuk sel diploid baru. Sebaliknya, meiosis terdiri dari dua pembelahan inti yang menghasilkan empat inti yang biasanya dipartisi menjadi empat sel baru. Inti yang dihasilkan dari meiosis tidak identik secara genetik dan hanya berisi satu set kromosom. Ini adalah setengah jumlah set kromosom dalam sel asli, yang diploid.

Perbedaan utama antara mitosis dan meiosis terjadi pada meiosis I, yang merupakan pembelahan inti yang sangat berbeda dari mitosis. Pada meiosis I, pasangan kromosom homolog menjadi terkait satu sama lain, terikat bersama dengan kompleks sinaptonemal, mengembangkan chiasmata dan mengalami persilangan antara kromatid bersaudara, dan berbaris di sepanjang pelat metafase dalam tetrad dengan serat kinetokor dari kutub gelendong berlawanan yang melekat pada masing-masing. kinetokor dari homolog dalam tetrad. Semua peristiwa ini hanya terjadi pada meiosis I.

Ketika chiasmata menyelesaikan dan tetrad dipecah dengan homolog bergerak ke satu kutub atau yang lain, tingkat ploidi—jumlah set kromosom di setiap nukleus masa depan—telah dikurangi dari dua menjadi satu. Untuk alasan ini, meiosis I disebut sebagai pembelahan reduksi. Tidak ada pengurangan tingkat ploidi selama mitosis.

Meiosis II jauh lebih analog dengan pembelahan mitosis. Dalam hal ini, kromosom yang diduplikasi (hanya satu set) berbaris di pelat metafase dengan kinetokor terbagi yang melekat pada serat kinetokor dari kutub yang berlawanan. Selama anafase II, seperti pada anafase mitosis, kinetokor membelah dan satu kromatid saudara—sekarang disebut sebagai kromosom—ditarik ke satu kutub sedangkan kromatid saudara perempuan lainnya ditarik ke kutub lainnya. Jika bukan karena telah terjadi persilangan, dua produk dari setiap pembelahan meiosis II individu akan identik (seperti pada mitosis). Sebaliknya, mereka berbeda karena selalu ada setidaknya satu persilangan per kromosom. Meiosis II bukanlah pembelahan reduksi karena meskipun salinan genom dalam sel yang dihasilkan lebih sedikit, masih ada satu set kromosom, seperti pada akhir meiosis I.

KONEKSI EVOLUSI

Misteri Evolusi Meiosis

Beberapa karakteristik organisme begitu luas dan mendasar sehingga terkadang sulit untuk diingat bahwa mereka berevolusi seperti sifat-sifat sederhana lainnya. Meiosis adalah rangkaian peristiwa seluler yang luar biasa kompleks sehingga para ahli biologi kesulitan membuat hipotesis dan menguji bagaimana ia berevolusi. Meskipun meiosis terkait erat dengan reproduksi seksual dan keuntungan dan kerugiannya, penting untuk memisahkan pertanyaan tentang evolusi meiosis dan evolusi seks, karena meiosis awal mungkin menguntungkan karena alasan yang berbeda dari sekarang. Berpikir di luar kebiasaan dan membayangkan apa manfaat awal dari meiosis mungkin adalah salah satu pendekatan untuk mengungkap bagaimana hal itu mungkin telah berevolusi.

Meiosis dan mitosis berbagi proses seluler yang jelas dan masuk akal bahwa meiosis berevolusi dari mitosis. Kesulitannya terletak pada perbedaan yang jelas antara meiosis I dan mitosis. Adam Wilkins dan Robin Holliday 1 merangkum peristiwa unik yang perlu terjadi untuk evolusi meiosis dari mitosis. Langkah-langkah ini adalah pasangan kromosom homolog, pertukaran crossover, kromatid saudara yang tetap melekat selama anafase, dan penekanan replikasi DNA di interfase. Mereka berpendapat bahwa langkah pertama adalah yang paling sulit dan paling penting, dan bahwa memahami bagaimana langkah itu berevolusi akan membuat proses evolusi menjadi lebih jelas. Mereka menyarankan eksperimen genetik yang mungkin menjelaskan evolusi sinapsis.

Ada pendekatan lain untuk memahami evolusi meiosis yang sedang berlangsung. Berbagai bentuk meiosis ada pada protista bersel tunggal. Beberapa tampak lebih sederhana atau lebih "primitif" bentuk meiosis. Membandingkan pembelahan meiosis dari protista yang berbeda dapat menjelaskan evolusi meiosis. Marilee Ramesh dan rekan 2 membandingkan gen yang terlibat dalam meiosis pada protista untuk memahami kapan dan di mana meiosis mungkin telah berevolusi. Meskipun penelitian masih berlangsung, penelitian terbaru tentang meiosis pada protista menunjukkan bahwa beberapa aspek meiosis mungkin telah berkembang lebih lambat daripada yang lain. Perbandingan genetik semacam ini dapat memberi tahu kita aspek meiosis apa yang paling tua dan proses seluler apa yang mungkin mereka pinjam dari sel sebelumnya.


Telofase I

Meiosis mengandung dua divisi, yang keduanya mengandung tahap telofase. Selama telofase I, kromosom homolog dipisahkan menjadi inti yang terpisah. Meskipun pembelahan lain harus terjadi agar meiosis selesai, sel-sel masih harus membentuk kembali selubung nukleus, membongkar mikrotubulus serat gelendong, dan menjalani sitokinesis. Sel-sel kemudian memasuki tahap istirahat singkat, yang dikenal sebagai interkinesis.

Telofase II

Selama pembelahan sel berikutnya, kromatid saudara dari setiap kromosom dipisahkan.Selama telofase II, kromosom saudara dikelilingi oleh membran inti baru. Meskipun dua sel yang dibuat selama telofase II berasal dari kromosom yang sama yang telah diduplikasi, variasi dapat diperkenalkan dalam proses rekombinasi, di mana bagian dari kromosom homolog dipertukarkan dalam profase I. Antara empat sel yang dihasilkan pada akhir meiosis , dua alel untuk setiap gen dapat dipisahkan dalam banyak cara berbeda, dalam kombinasi dengan alel untuk banyak gen lainnya.


Kemungkinan kombinasi dalam Telofase 1 Meiosis - Biologi

Pembelahan sel adalah topik yang sangat penting dalam studi biologi molekuler untuk Tes Mata Pelajaran E/M Biologi SAT. Bab ini akan memperkenalkan Anda pada topik mitosis (pembelahan sel) dan meiosis (pembentukan gamet), serta apa yang terjadi di dalam sel sebelum, selama, dan setelah proses ini.

BAGAIMANA SEL SELURUH MEREPRODUKSI DIRINYA SENDIRI: MITOSIS

Untuk Tes Mata Pelajaran E/M Biologi SAT, Anda perlu tahu tentang pembelahan sel, yang juga disebut mitosis. Sebelum kita berbicara tentang mitosis itu sendiri, mari kita bicara tentang apa yang terjadi sebelum mitosis terjadi. Untuk mempermudah, kita akan berbicara tentang sel manusia.

Sebagian besar sel manusia (semuanya, pada kenyataannya, kecuali sperma dan ovum) memiliki 46 kromosom dalam intinya. Kromosom ditemukan berpasangan, sehingga kita dapat mengatakan bahwa inti sel memiliki 23 pasang kromosom homolog. Ini seharusnya tidak mengejutkan Anda, karena kita sudah membicarakannya. Sebelum sel mengalami mitosis, setiap kromosom tunggal dalam nukleusnya bereplikasi. Dalam sel manusia, semua 46 kromosom harus bereplikasi. Kami telah membahas bagaimana hal itu dilakukan.

Interfase adalah waktu di mana kromosom bereplikasi, tetapi banyak hal lain terjadi selama interfase misalnya, sel melakukan semua aktivitas normalnya. Interfase kadang-kadang disebut tahap istirahat sel&mdashbukan karena sel santai, tetapi karena sel tidak aktif membelah.

Kromosom bereplikasi selama bagian interfase yang disebut fase S. "S" adalah singkatan dari "sintesis"&mdashin kasus ini sintesis (atau replikasi) DNA.

Setelah interfase selesai, sel telah mereplikasi setiap 46 kromosomnya. Berapa banyak kromosom yang dimilikinya sekarang? Nah, jawabannya tampaknya 46 &kali 2 = 92. Ketika sebuah sel telah selesai interfase, Anda akan mengira sel itu memiliki 92 kromosom, dan kurang lebih, Anda benar. Tapi terminologinya bisa membingungkan.

Hati-hati dengan Kata Ini: Chromatid

Setelah interfase, setiap kromosom dan potongan DNA duplikat yang baru saja dibuat disatukan di pusatnya oleh daerah yang disebut a sentromer. Kedua kromosom dan sentromer membuat satu kesatuan struktur fisik.

Kami melihat seluruh struktur&mdashdua kromosom yang disatukan oleh sentromer&mdasbor menyebut semuanya a kromosom. kata kromatid digunakan untuk menggambarkan masing-masing kromosom individu.

Ketika interfase selesai, semua 46 kromosom sel telah berlipat ganda. Kita mungkin mau untuk mengatakan sel memiliki 92 kromosom, tetapi bukan itu yang dijelaskan. Sebaliknya, kita katakan sel masih memiliki 46 kromosom, masing-masing sekarang terdiri dari dua kromatid.

Kuis Cepat #1

Isi bagian yang kosong dan centang kotak yang sesuai:

1. Sebuah sel manusia, setelah interfase, memiliki total _______________ kromosom, masing-masing terdiri dari dua _________________________.

2. Selama tahap yang disebut interfase, [ />semua />hanya beberapa ] dari kromosom sel bereplikasi.

3. Menurut terminologi biologis saat ini, sel manusia, setelah interfase, memiliki inti total [ />92 />46 ] kromosom, setiap kromosom memiliki di pusatnya sebuah ___________________________ yang menghubungkan kromatid bersama-sama.

4. Replikasi DNA adalah [ />satu-satunya proses />salah satu dari banyak proses ] yang terjadi selama interfase.

Jawaban yang benar dapat ditemukan di Bab 15.

Mitosis Terjadi dalam Empat Langkah

Setelah interfase, mitosis dimulai. Langkah 1 disebut profase. Pada profase, sentriol bergerak menjauh satu sama lain ke sisi sel yang berlawanan. Mereka membentuk sekelompok serat yang disebut gelendong mitosis. Serat-serat ini menempel pada kromosom pada sentromernya dan membantu mendorong dan menariknya selama mitosis. Kromosom memadat (menggulung lebih rapat) dan kita dapat melihatnya (tentu saja di bawah mikroskop). Membran inti juga mulai pecah.

Sel pada Profase Mitosis

Perhatikan bahwa pada gambar di atas, dan gambar berikutnya, sel hanya memiliki empat kromosom. Tidak apa-apa. Untuk menyederhanakan hal-hal, kami telah meninggalkan 42 kromosom lainnya. Tapi semua yang terjadi pada keempat kromosom ini terjadi pada 42 kromosom lainnya. Anda hanya perlu membayangkannya. Juga perhatikan bahwa satu set kromosom terang dan satu gelap. Ini hanya untuk memperjelas bahwa setiap kromosom memiliki pasangan homolog. Kromosom panjang berwarna terang dan kromosom panjang berwarna gelap adalah pasangan homolog. Demikian juga, kromosom berwarna terang yang lebih pendek dan kromosom berwarna gelap yang lebih pendek adalah pasangan homolog.

Langkah 2 disebut metafase. Selama metafase, kromosom berbaris&mdashdidorong dan ditarik oleh serat gelendong&mdasat ekuator sel. Ekuator sel disebut pelat metafase.

Sel pada Metafase Mitosis

Langkah 3 disebut anafase. Pada anafase, sentromer yang menghubungkan setiap pasangan kromatid membelah menjadi dua sehingga setiap kromatid terpisah dari pasangannya. Dan coba tebak? Sekarang setiap kromatid sekali lagi disebut kromosom. Jadi begitu sentromer membelah, Anda harus mengakui bahwa sel secara singkat memiliki 92 kromosom. Kromosom yang baru dipisahkan bergerak menuju kutub sel yang berlawanan dengan bantuan serat gelendong.

Juga selama anafase, sel secara fisik mulai membelah menjadi dua. Daerah di mana ia mencubit ke dalam disebut pembelahan alur. Alur pembelahan terjadi pada sel hewan seperti yang terlihat di bawah ini.

Sel pada Anafase Mitosis

Langkah 4 disebut telofase. Membran inti terbentuk di setiap sel baru dan menghasilkan dua sel anak, yang masing-masing memiliki 46 kromosom. Sitoplasma kemudian membelah selama proses yang disebut sitokinesis.

Sel pada Telofase Mitosis

Kemudian, tentu saja, dua sel anak baru memasuki interfase.

• Sebelum mitosis, interfase

Perhatikan bahwa mitosis pada sel hewan terjadi di seluruh organisme, tetapi pada sel tumbuhan itu hanya terjadi di daerah pertumbuhan tertentu yang disebut meristem. ada meristem apikal yang memungkinkan untuk pertumbuhan panjang dan dapat ditemukan di ujung batang dan ujung akar. Inilah sebabnya mengapa kelas biologi sering melihat slide ujung akar Allium (bawang) ketika mereka mempelajari mitosis. Meristem lateral memungkinkan pertumbuhan lebar. Contohnya adalah kambium vaskular pada batang berkayu. Kanker adalah contoh pembelahan sel yang tidak terkendali yang berhubungan dengan masalah yang berasal dari siklus sel.

Kuis Cepat #2

Isi bagian yang kosong dan centang kotak yang sesuai:

1. Kromosom sel menjadi terlihat selama tahap yang disebut ________________________.

2. Aparatus gelendong terbentuk selama tahap yang disebut [ anafase profase metafase ].

3. Pembelahan sitoplasma sel dikenal sebagai ________________, dan ini terjadi selama [ profase anafase telofase ].

4. Kromosom duplikat (kromatid) terpisah satu sama lain dan bergerak ke kutub sel yang berlawanan selama tahap yang disebut ____________.

5. Selama tahap yang disebut ____________, semua kromosom sel bereplikasi.

6. Sentromer membelah selama tahap yang disebut ___________________.

7. Selama profase, ____________ bergerak menjauh satu sama lain menuju sisi sel yang berlawanan.

Jawaban yang benar dapat ditemukan di Bab 15.

GEN, PROTEIN, DAN KROMOSOM

Dulu dikatakan bahwa setiap gen dalam sel eukariotik sesuai dengan protein tunggal. Kita sekarang tahu bahwa satu gen dapat membuat beberapa protein atau produk gen lainnya, tetapi gen yang lama satu-gen-satu protein teori masih merupakan definisi paling sederhana dari sebuah gen dan definisi tersebut terus berubah seiring kita mempelajari lebih lanjut. Teori satu-gen-satu protein berarti bahwa ketika kita mengatakan "gen", kita sedang berbicara tentang beberapa bagian dari kromosom yang pada akhirnya memunculkan satu molekul protein. Gen adalah setiap bagian dari setiap kromosom yang bertanggung jawab untuk penciptaan satu molekul protein.

Sebuah kromosom hanyalah sepotong panjang DNA, dan satu kromosom mengandung banyak, banyak gen. Dibutuhkan tiga nukleotida untuk membuat satu kodon mRNA, dan meskipun satu kodon hanya mengkode satu asam amino, dan satu protein adalah rantai asam amino yang sangat panjang, satu kromosom sangat penting, sangat panjang sehingga dapat menimbulkan ratusan dan ratusan protein. Itu mungkin sulit untuk dibayangkan, tetapi itu benar.

Ingat Mengapa Kromosom Penting: Mereka Mengandung Gen

• Kromosom adalah untaian DNA yang sangat panjang.

• DNA adalah rantai nukleotida.

• Sebuah untai DNA dapat mengarahkan produksi molekul mRNA, yang juga merupakan rantai nukleotida.

• mRNA berjalan dari nukleus ke sitoplasma dan berikatan dengan ribosom.

• Serangkaian tiga nukleotida mRNA adalah kodon, yang mengkode asam amino tertentu.

• Asam amino (dibawa oleh tRNA) berikatan dengan ribosom sesuai dengan urutan kodon molekul mRNA.

• Ikatan peptida terbentuk antara asam amino dan polipeptida (protein) terbentuk.

Proses ini dikenal sebagai sintesis protein, atau terjemahan.

• Tidak semua DNA dalam kromosom digunakan untuk membuat mRNA.

• Bagian kromosom yang ditranskripsi menjadi mRNA, dan akhirnya diterjemahkan menjadi protein, disebut gen.

Jadi ingat: Ketika kita mengatakan "gen", kita berbicara tentang satu bagian dari satu kromosom. Bagian apa? Bagian yang pada akhirnya menghasilkan&mdashvia mRNA dan ribosom&mdashone protein. Juga ingat bahwa satu kromosom mengandung cukup nukleotida untuk menghasilkan banyak protein yang berbeda. Ini adalah cara lain untuk mengatakan itu satu kromosom mengandung sejumlah besar gen.

Satu hal terakhir tentang gen adalah gagasan tentang ekspresi gen. Ketika sebuah gen menciptakan protein, dikatakan bahwa gen sedang "diekspresikan." Untuk ujian mata pelajaran SAT Biologi, Anda pasti sudah familiar dengan konsep ekspresi gen dalam genetika.

Tapi Dari Mana Kromosom Ini dan Gennya Berasal?

Mereka datang dari ibu dan ayahmu. Ingat, kami mengatakan bahwa semua sel manusia (kecuali sperma dan sel telur) memiliki 46 kromosom, dan kromosom ditemukan sebagai dua set masing-masing 23 kromosom. Satu set 23 kromosom berasal dari ibu Anda dalam sel telur, dan satu set 23 kromosom berasal dari ayah Anda dalam sel sperma. Jadi itu berarti sperma dan ovum (sel kelamin, atau gamet) hanya memiliki 23 kromosom, setengah dari jumlah normal (non-seks, atau somatik) sel. Sel yang memiliki dua set kromosom lengkap digambarkan sebagai diploid, dan sel-sel yang hanya memiliki satu set kromosom digambarkan sebagai haploid. Jadi sperma dan sel telur adalah sel haploid.

Bagaimana sperma dan ovum hanya memiliki 23 kromosom? Mereka menjalani jenis pembelahan sel khusus yang disebut meiosis.

Dengan Angka

Nomor diploid mengacu
dengan jumlah kromosom
sel memiliki kapan
itu dalam keadaan diploid. Untuk
sel manusia, diploid
nomor 46. Haploid
nomor
artinya angka
dari kromosom sel
memiliki ketika itu dalam haploid
negara. Secara alami,
bilangan haploid selalu
setengah diploid
nomor. Untuk seorang manusia
menjadi, haploid
nomor adalah 23.

PEMBENTUKAN GAME: MEIOSIS

Gamet&mdashsperma dan sel telur&mda berbagi satu-satunya sel manusia yang haploid. Masing-masing memiliki 23 kromosom. Ketika sperma dan ovum bersatu&mdashyaitu, ketika sperma membuahi ovum&mdash kromosom dari sperma bergabung dengan kromosom dalam sel telur. Sel yang baru terbentuk&mdashthe zigot&mdashi diploid. Zigot diploid kemudian mengalami mitosis untuk memulai perkembangan manusia baru. Kita akan melihat secara spesifik bagaimana sperma terbentuk dan bagaimana sel telur terbentuk hanya dalam beberapa saat. Tapi pertama-tama mari kita membahas dasar-dasar meiosis.

1. Sel mengalami replikasi DNA selama interfase, sama seperti jika akan melalui mitosis biasa. Semua kromosom bereplikasi, dan kita memiliki sel yang masih memiliki 46 kromosom, masing-masing terdiri dari dua kromatid yang disatukan oleh sentromer.

2. Kromosom yang direplikasi dibagi dalam dua rangkaian pembelahan: profase I, metafase I, anafase I, telofase I, dan profase II, metafase II, anafase II, dan telofase II.

3. Perbedaan antara mitosis dan meiosis semuanya ditemukan selama set pertama divisi: profase I, metafase I, anafase I, dan telofase I.

Meiosis I terdiri dari empat fase: profase I, metafase I, anafase I, dan telofase I. Ingat bahwa kromosom telah bereplikasi dan ditemukan sebagai dua kromatid yang disatukan di sentromer. Perbedaan terbesar antara keempat fase ini dan keempat fase mitosis adalah bahwa pada awalnya, kromosom homolog berpasangan dalam proses yang disebut sinapsis. Ini mengubah segalanya.

Sinapsis terjadi selama profase I. Semua kromosom harus menemukan pasangan homolognya dan berpasangan. Kromosom 1-A harus mencari kromosom 1-B, kromosom 2-A harus mencari kromosom 2-B, dan seterusnya. Dibutuhkan beberapa saat, dan profase I adalah fase terpanjang dari meiosis. Ketika sinapsis selesai, semua kromosom dipasangkan dengan pasangannya. Jadi, alih-alih menemukan 46 kromosom yang direplikasi beredar, kami menemukan 23 pasang dari kromosom yang direplikasi. Karena setiap pasangan terdiri dari empat kromatid (dua kromatid per kromosom yang direplikasi, dan dua kromosom yang direplikasi), pasangan ini juga dikenal sebagai tetrad (tetra = empat). Perhatikan bahwa, pada gambar di bawah, hanya empat pasang dari 23 pasang yang ditampilkan.

Semua peristiwa normal lainnya yang terjadi di profase masih terjadi. Gelendong terbentuk, kromosom memadat, dan membran inti hancur. Setelah sinapsis terjadi, peristiwa yang disebut menyebrang terjadi. Pada dasarnya, ini berarti bahwa segmen serupa pada kromosom homolog dipertukarkan.

Metafase I

Selama metafase mitosis, kromosom berbaris di ekuator sel. Selama metafase meiosis, kromosom juga berbaris di ekuator sel.

Menyebrang

Perhatikan bahwa untuk kesederhanaan dalam
gambar untuk meiosis,
kami tidak menunjukkan
menyebrang. Namun,
Anda dapat membayangkan bahwa masing-masing
salah satu kromosom hitam
memiliki sedikit
abu-abu, dan masing-masing abu-abu
kromosom memiliki
sedikit yang sesuai
hitam. Juga
kromosom tidak
tentu sejalan dengan semua
hitam di sebelah kiri dan
semua abu-abu di sebelah kanan.
Itu bisa dicampur, dengan
sebagian hitam di
kanan dan beberapa abu-abu
di kiri.

Pada meiosis, kromosom tetap pada pasangan homolognya. Jadi, alih-alih 46 kromosom individu berbaris, ada 23 pasang kromosom.

Untuk Tes Mata Pelajaran SAT Biologi, Anda harus terbiasa dengan konsep Berbagai Macam Kromosom Independen. Cara kromosom berbaris selama metafase mempengaruhi hasil informasi genetik dalam gamet yang terbentuk. Ini karena gen pada pasangan kromosom non-homolog diwariskan secara independen satu sama lain. Misalnya, jika n = bilangan haploid, dan n = 4, maka 2 n = 16. Ini berarti terdapat 16 kemungkinan kombinasi kromosom dalam gamet. Jika gen berada pada kromosom yang sama disebut gen terkait dan diwarisi bersama. Pindah silang dapat memisahkan gen terkait.

Selama anafase mitosis, 46 kromosom yang direplikasi membelah di sentromernya, dan satu kromatid pergi ke masing-masing kutub sel yang berlawanan. Pada anafase I meiosis, sentromer TIDAK membelah. Sebaliknya, pasangan homolog terpisah, dengan satu kromosom yang direplikasi (sepasang kromatid dan sentromer) bergerak ke masing-masing kutub sel yang berlawanan.

• Pada mitosis, kromatid dari setiap kromosom terpisah.

• Pada meiosis, pasangan homolog berpisah.

Anafase I dari Meiosis

Telofase I

Telofase I meiosis sangat mirip dengan telofase mitosis. Kedua sel selesai membagi sitoplasma mereka (sitokinesis), dan membran nukleus terbentuk kembali di sekitar kromosom. Tapi ini meninggalkan kita dengan situasi yang aneh. Dua sel baru TIDAK memiliki 23 pasang kromosom homolog (46 kromosom total) mereka memiliki 23 kromosom yang direplikasi (setiap kromosom terbuat dari dua kromatid identik).

Karena tidak ada pasangan homolog, sel dianggap haploid oleh Telofase I.

Telofase I pada Meiosis

Meiosis II hampir identik dengan mitosis, dalam hal bagaimana kromosom dipindahkan dan bagaimana mereka dibelah. Namun, karena kita memulai dengan dua sel yang terbentuk pada meiosis I, mereka hanya memiliki setengah jumlah kromosom yang dimiliki sel saat menjalani mitosis. Ingat bahwa, dalam mitosis, sel dimulai dengan 46 kromosom yang direplikasi. Sel-sel yang kita mulai dengan meiosis II, karena meiosis I, hanya memiliki 23 kromosom yang direplikasi. Tetapi fase dan gerakan kromosom identik dengan mitosis. Selama profase II gelendong terbentuk, membran nukleus hancur, dan DNA mengembun (tentu saja, kali ini tidak ada pasangan kromosom, karena tidak ada yang berpasangan&mdash pasangan homolog dipisahkan selama anafase I). Selama metafase II, kromosom berbaris secara individual di sepanjang ekuator dan, selama anafase II, sentromer membelah dan kromatid membelah. Kemudian kromatid disebut kromosom lagi. Selama telofase II, membran nukleus terbentuk di sekitar kromosom yang baru terbelah, dan kita memiliki empat sel haploid.

Keempat sel haploid tidak mereplikasi lebih jauh kecuali pembuahan memicu siklus sel baru.

Kuis Cepat #3

Isi bagian yang kosong dan centang kotak yang sesuai:

1. Jika, untuk organisme tertentu, jumlah diploid kromosom adalah 10, maka jumlah haploid adalah ____________.

2. Metafase pertama meiosis (metafase I) berbeda dari metafase mitosis dalam hal ____________ kromosom berbaris pada setiap serat gelendong.

3. Empat sel hasil meiosis adalah _________.

4. Pindah silang terjadi setelah ____________.

5. Kata [ />haploid />diploid ] mengacu pada sel yang setiap kromosomnya TIDAK memiliki pasangan homolog.

6. Anafase pertama meiosis (anafase I) berbeda dari anafase mitosis dalam sentromer [ />melakukan />tidak ] membagi.

7. Profase I meiosis [ />adalah />tidak ] mirip dengan profase mitosis.

Jawaban yang benar dapat ditemukan di Bab 15.

Meiosis dan Pembentukan Sel Sperma: Spermatogenesis

Karena sperma dan ovum adalah gamet, maka pembentukan sperma dan ovum disebut gametogenesis. Ketika kita berbicara secara khusus tentang pembentukan sperma, kita menyebutnya spermatogenesis. Spermatogenesis membutuhkan meiosis, (bukan mitosis).

1. Spermatogonium mereplikasi semua kromosomnya selama interfase. Sekarang memiliki 46 kromosom, dan setiap kromosom terbuat dari dua kromatid yang disatukan oleh sentromer.

2. Sel mengalami profase I, kromosom homolog berpasangan (sinapsis), dan terjadi pindah silang.

3. Sel mengalami metafase I di mana kromosom berpasangan berbaris pada gelendong di ekuator. Kami melihat dua sentromer pada setiap serat gelendong.

4. Sel mengalami anafase I, tetapi sentromer tidak membelah. Sebaliknya, pasangan kromosom homolog terpisah.

5. Sel selesai membelah selama telofase I, dan sekarang kita memiliki dua sel. Setiap sel memiliki 23 kromosom, dan setiap kromosom terdiri dari dua kromatid, masih bergabung dengan sentromer. Sel-sel ini dianggap haploid.

6. Masing-masing dari kedua sel ini kemudian melalui profase, metafase, anafase, dan telofase II. Set divisi kedua ini TIDAK menyerupai mitosis. Kromosom memadat (tetapi tidak berpasangan) selama profase II mereka berbaris secara individual di sepanjang serat gelendong selama metafase II, dan sentromer membelah selama anafase II. Sel-sel selesai membelah selama telofase II, dan pada akhirnya kita memiliki empat sel, yang masing-masing memiliki 23 kromosom yang tidak bereplikasi (masih haploid).

Kita mulai dengan sel diploid yang disebut a spermapergiium (nya pergina menjadi sel sperma). Spermatogonia hidup dalam tubulus kecil yang disebut tubulus seminiferus, terletak di testis. Testis adalah gonad jantan. Satu spermatogonium, yang diploid, mengalami meiosis dan menghasilkan empat sel sperma, yang haploid. Perbedaan antara oogenesis dan spermatogenesis adalah bahwa hanya satu gamet yang terbentuk dalam oogenesis dan menjadi ovum, sedangkan dalam spermatogenesis keempat gamet menjadi sperma fungsional.

Meiosis dan Pembentukan Ova: Oogenesis

Ketika kita mengatakan oogenesis, kita berbicara tentang pembentukan sel telur wanita, juga dikenal sebagai telur (tunggal = telur). Kami berurusan, sekali lagi, dengan meiosis.

Oogenesis mirip dengan spermatogenesis: Sel diploid membentuk sel haploid melalui meiosis.

1. Sel awal adalah oosit primer.

2. Oosit primer ditemukan di ovarium dalam sistem reproduksi wanita. Ovarium adalah gonad betina.

3. Sel terakhir disebut ovum.

4. Oogenesis menghasilkan produksi satu ovum dari satu oosit primer. Dua sel anak yang dihasilkan dari pembelahan meiosis hancur begitu saja. Mereka tidak mendapatkan sitoplasma dan tidak ada organel. Sel-sel ini disebut badan kutub. Ini sangat berbeda dengan spermatogenesis, di mana empat sperma matang dihasilkan dari satu spermatogonium.

5. Oogenesis terjadi setiap bulan, dimulai saat pubertas dan berakhir saat menopause (akhir dari siklus menstruasi yang teratur, suatu peristiwa yang biasanya terjadi antara usia 46 dan 54 tahun). Satu ovum diproduksi per bulan.

Selain perbedaan nama sel awal dan akhir, dan penyerapan sel anak dalam oogenesis, proses keseluruhannya hampir sama.

Untuk ujian, Anda juga harus terbiasa dengan gagasan variasi genetik. Ini mengacu pada perbedaan genetik baik di dalam maupun di antara populasi. Ada tiga penyebab variasi di antara keturunan. Semua ini menyebabkan variasi genetik dalam populasi dan karena itu penting dalam proses evolusi. Ketiga penyebab variasi di antara keturunan adalah:

1. Bermacam-macam kromosom secara independen selama metafase I meiosis

2. Menyeberang selama sinapsis di Profase I meiosis

Kuis Cepat #4

Isi bagian yang kosong dan centang kotak yang sesuai:

1. Sel-sel yang dihasilkan pada akhir telofase I dianggap sebagai [ />haploid />diploid ].

2. Spermatogenesis dimulai pada ____________ dan berlangsung ______________________________.

3. _________________________ Sperma matang dihasilkan dari satu spermatogonium.

4. Gonad betina adalah ____________.

5. Oogenesis dimulai pada ____________ dan berakhir pada ________________________.

6. [ />Empat />Satu ] ovum matang (ovum) dihasilkan dari satu oosit primer.

7. Spermatogenesis berlangsung pada sehari-hari bulanan ], sedangkan oogenesis terjadi pada [ sehari-hari bulanan ] dasar.

8. Sel-sel yang hancur selama oogenesis disebut ___________________________________________.


Catatan kuliah

interfase bukan bagian dari meiosis

  • replikasi = pembentukan kromatid bersaudara
  • kromosom memadat
  • nukleolus menghilang
  • bentuk spindel
  • sinapsis bivalen: pasangan kromosom homolog
  • pindah silang terjadi antara kromatid bukan saudara
  • membran inti menghilang
  • kromosom terus memadat
  • mikrotubulus gelendong menempel pada sentromer
  • bivalen berbaris di ekuator
  • pemisahan pasangan homolog
  • kromosom dipindahkan ke kutub oleh spindel
  • kromosom di kutub
  • amplop nuklir muncul kembali
  • poros menghilang
  • kromosom terurai sebagian
  • kromosom memadat lagi
  • amplop nuklir menghilang
  • bentuk gelendong baru (pada sudut kanan ke gelendong sebelumnya)
  • mikrotubulus gelendong menempel pada sentromer
  • Kromosom bergerak ke ekuator
  • kromatid saudara terpisah
  • mikrotubulus gelendong memindahkan kromatid ke kutub yang berlawanan
  • kromosom (=kromatid) tiba di kutub
  • poros menghilang
  • membran nuklir muncul kembali
  • nukleolus muncul kembali
  • kromosom terdekondensasi menjadi kromatin
  • pembelahan sel

2. Uraikan proses dari menyebrang.

  • selama sinapsis, profase I, pasangan kromosom homolog membentuk bivalen
  • bagian dari kromatid non-saudara tumpang tindih, pecah di chiasmata, menempel kembali ke kromatid baru dalam sistem pertukaran timbal balik
  • kombinasi baru yang dikenal sebagai rekombinan

3. Jelaskan bagaimana meiosis menghasilkan keragaman genetik tak terbatas yang efektif dalam gamet melalui persilangan di profase I dan orientasi acak dalam metafase I.

  • variasi yang dihasilkan oleh rekombinasi kromosom ibu dan ayah
  • untuk setiap pasangan kromosom homolog, kromosom ibu dan ayah mengasosiasikan sel anak secara acak
  • kemungkinan susunan kromosom dalam sel anak haploid = (2)n, dimana n = jumlah pasangan homolog
  • pada manusia, n = 23, dan kemungkinan pengaturan = (2)23 = sekitar 8 juta
  • variasi yang dihasilkan oleh rekombinasi dalam kromosom individu
  • selama sinapsis, profase I, pasangan kromosom homolog membentuk bivalen
  • bagian dari kromatid non-saudara tumpang tindih, pecah di chiasmata, menempel kembali ke kromatid baru dalam sistem pertukaran timbal balik
  • kombinasi baru yang dikenal sebagai rekombinan

4. Negara Hukum Mendel tentang bermacam-macam bebas = dua atau lebih pasang alel yang berpasangan secara independen satu sama lain selama pembentukan gamet.

5. Jelaskan hubungan antara hukum Mendel tentang pemilihan bebas dan meiosis.