Mitoz va meyoz

Hujayra bo‘linishi — tiriklikning eng muhim xossalaridan biri: "har bir hujayra hujayradan kelib chiqadi" (R. Virxov). Bir hujayrali organizmlar bo‘linib ko‘payadi, ko‘p hujayrali organizmlar esa bitta hujayradan — zigotadan — bo‘linishlar orqali rivojlanadi, o‘sadi va shikastlangan to‘qimalarni tiklaydi. Bo‘linishning ikki asosiy usuli bor: mitoz (somatik hujayralar) va meyoz (jinsiy hujayralar va sporalar hosil bo‘lishi). Imtihonda eng ko‘p uchraydigan topshiriq — hujayra siklining turli davrlarida xromosomalar to‘plami (n) va DNK miqdori (c) ni aniqlash, shuningdek mitoz va meyozni qiyoslash.

§1. Xromosomalar

Xromosoma — DNK va oqsillar (asosan gistonlar) majmuasi. Interfazada xromosomalar despirallashgan ingichka iplar — xromatin holida bo‘ladi va mikroskopda alohida ko‘rinmaydi; bo‘linishda ular kuchli spirallashib, qisqaradi va yo‘g‘onlashadi.

• Xromosoma qismlari: sentromera (birlamchi belbog‘ — bo‘linish duki iplari shu yerga birikadi) va undan ikki tomondagi elkalar.
• DNK replikatsiyasidan keyin har bir xromosoma sentromerada birikkan ikkita bir xil xromatidadan iborat bo‘ladi; har bir xromatidada bitta DNK molekulasi bor.
• Somatik (tana) hujayralar — diploid (2n): odamda 46 ta xromosoma; jinsiy hujayralar — gaploid (n): odamda 23 ta.
• Gomologik xromosomalar — shakli, kattaligi va genlar joylashuvi bir xil bo‘lgan juft xromosomalar: biri otadan, biri onadan keladi.
• Kariotip — turga xos xromosomalar to‘plami (soni, shakli, kattaligi). Odam kariotipi: 22 juft autosoma va 1 juft jinsiy xromosoma (ayolda XX, erkakda XY).

§2. Hujayra sikli va interfaza

Hujayra sikli — hujayraning paydo bo‘lishidan bo‘linib bo‘lgunicha bo‘lgan davri: interfaza + bo‘linish (mitoz). Interfaza siklning eng uzun qismi va uch davrdan iborat:

• G₁ (presintetik) — hujayra o‘sadi, oqsillar, RNK sintezlanadi, organoidlar ko‘payadi: 2n2c.
• S (sintetik) — DNK replikatsiyasi: har bir xromosoma ikki xromatidali bo‘ladi: 2n2c → 2n4c. Xromosomalar soni o‘zgarmaydi, DNK miqdori ikki marta ortadi.
• G₂ (postsintetik) — bo‘linishga tayyorgarlik: ATF to‘planadi, dukni hosil qiluvchi oqsillar sintezlanadi: 2n4c.

Ba’zi hujayralar (masalan, neyronlar) bo‘linishdan to‘xtab, uzoq vaqt maxsus vazifani bajaradi.

§3. Mitoz

Mitoz — somatik hujayralarning bo‘linishi; natijada ona hujayra bilan bir xil ikkita 2n2c hujayra hosil bo‘ladi. To‘rt fazadan iborat:

1. Profaza — xromosomalar spirallashib, yaqqol ko‘rinadi; yadro qobig‘i va yadrocha yo‘qoladi; hayvon hujayrasida sentriolalar qutblarga tarqaladi va bo‘linish duki hosil bo‘ladi: 2n4c.
2. Metafaza — xromosomalar hujayra ekvatorida bir tekislikda qatorlashadi, duk iplari sentromeralarga birikadi. Xromosomalar eng aniq ko‘rinadi — ularni sanash va o‘rganish uchun eng qulay faza: 2n4c.
3. Anafaza — sentromeralar bo‘linadi, xromatidalar ajralib, mustaqil xromosomalar sifatida qarama-qarshi qutblarga tortiladi. Bu vaqtda hujayrada 4n4c, har bir qutbda 2n2c.
4. Telofaza — qutblarda xromosomalar despirallashadi, yadro qobig‘i va yadrocha tiklanadi; so‘ng sitokinez — sitoplazma bo‘linadi (hayvonlarda belbog‘ hosil bo‘ladi, o‘simliklarda o‘rtadan hujayra plastinkasi o‘sadi). Har bir qiz hujayra 2n2c.

Ahamiyati: organizmning o‘sishi, to‘qimalarning yangilanishi va regeneratsiya, jinssiz ko‘payish, irsiy axborotning avlod hujayralarga o‘zgarmay o‘tishi.

Amitoz — yadroning to‘g‘ridan-to‘g‘ri, duksiz bo‘linishi; irsiy material teng taqsimlanmasligi mumkin. Qarigan va kasallangan hujayralarda uchraydi.

§4. Meyoz

Meyoz — jinsiy hujayralar (hayvonlarda) yoki sporalar (o‘simliklarda) hosil bo‘lishidagi bo‘linish. U ikki ketma-ket bo‘linishdan iborat; ular orasida (interkinez) DNK replikatsiyasi bo‘lmaydi.

Meyoz I (reduksion bo‘linish):

• profaza I — eng uzun faza: gomologik xromosomalar bir-biriga yaqinlashib birlashadi — konyugatsiya; ular orasida bo‘laklar almashinuvi — krossingover sodir bo‘ladi: 2n4c;
• metafaza I — gomologik xromosomalar juft-juft bo‘lib ekvatorda joylashadi;
• anafaza I — butun gomologik xromosomalar (har biri ikki xromatidali) qutblarga ajraladi; qaysi otaliq va qaysi onalik xromosomaning qaysi qutbga borishi tasodifiy;
• telofaza I — ikki hujayra hosil bo‘ladi, har biri n2c.

Meyoz II (ekvatsion bo‘linish) mitozga o‘xshaydi: metafaza II da xromosomalar ekvatorda qatorlashadi (n2c), anafaza II da xromatidalar ajraladi; telofaza II dan keyin 4 ta nc hujayra hosil bo‘ladi.

Mitoz va meyoz farqi: mitozda bitta bo‘linish, konyugatsiya va krossingover yo‘q, natija 2 ta bir xil 2n hujayra; meyozda ikki bo‘linish, konyugatsiya va krossingover bor, natija 4 ta genetik jihatdan har xil n hujayra.

§5. Gametogenez

Gametogenez — jinsiy hujayralarning hosil bo‘lishi; jinsiy bezlarda boradi va to‘rt bosqichdan iborat: ko‘payish (mitoz), o‘sish, yetilish (meyoz), shakllanish (faqat spermatogenezda).

• Spermatogenez (urug‘donlarda): birlamchi spermatotsitdan meyoz natijasida 4 ta spermatozoid hosil bo‘ladi; shakllanish bosqichida ular dum, bo‘yin va boshchaga ega bo‘ladi.
• Ovogenez (tuxumdonlarda): birlamchi ovotsitdan meyoz natijasida 1 ta yirik tuxum hujayra va 3 ta mayda yo‘naltiruvchi (qutb) tanacha hosil bo‘ladi. Sitoplazma notekis taqsimlanadi — oziq moddalar tuxum hujayrada to‘planadi, chunki u embrionning dastlabki rivojlanishini ta’minlaydi.

Urug‘lanishda gaploid spermatozoid (n) va tuxum hujayra (n) qo‘shilib, diploid zigota (2n) hosil bo‘ladi — shunday qilib turga xos xromosomalar soni tiklanadi.

§6. n va c ni aniqlash algoritmi

1. Organizmning 2n sonini toping (masalan, odam 2n = 46).
2. Replikatsiya bo‘lganmi? S davridan keyin va meyoz II oxirigacha xromosomalar ikki xromatidali — c ikki marta ko‘p.
3. Anafazada hujayrada nechta mustaqil xromosoma borligini hisoblang: mitoz anafazasida 4n4c, meyoz II anafazasida 2n2c.
4. Xromosomalar soni = sentromeralar soni; xromatidalar soni = DNK molekulalari soni.
5. Javobni formulaga qo‘ying: masalan, 2n4c → 46 xromosoma, 92 xromatida.

Misol

Shimpanze somatik hujayrasida 2n = 48. G₂ davri, metafaza va anafaza oxiri (har qutbda) uchun xromosoma va xromatidalar sonini toping.

1. G₂: replikatsiya bo‘lgan (2n4c) — 48 xromosoma, 96 xromatida.
2. Metafaza: xuddi shunday (2n4c) — 48 xromosoma, 96 xromatida.
3. Anafaza oxiri, har qutbda: xromatidalar mustaqil xromosomaga aylangan (2n2c) — 48 xromosoma, har biri bitta xromatidali.
4. Javob: G₂ — 48 va 96; metafaza — 48 va 96; anafaza oxiri qutbda — 48 va 48.

Misol

Odamda (2n = 46) meyoz II metafazasidagi hujayrada nechta xromosoma va DNK molekulasi bor?

1. Meyoz I dan keyin hujayra n2c: 23 ta xromosoma, har biri 2 xromatidali.
2. Meyoz II metafazasida formula o‘zgarmaydi: n2c.
3. DNK molekulalari = xromatidalar: 23 × 2 = 46.
4. Javob: 23 xromosoma, 46 DNK molekulasi.

Misol

50 ta birlamchi spermatotsit va 50 ta birlamchi ovotsitdan nechtadan yetuk gameta hosil bo‘ladi?

1. Bitta birlamchi spermatotsitdan 4 ta spermatozoid: 50 × 4 = 200.
2. Bitta birlamchi ovotsitdan 1 ta tuxum hujayra: 50 × 1 = 50.
3. Yo‘naltiruvchi tanachalar: 50 × 3 = 150.
4. Javob: 200 ta spermatozoid va 50 ta tuxum hujayra.

O‘zingizni tekshiring

1. DNK replikatsiyasi qaysi davrda sodir bo‘ladi?

2. Krossingover qachon sodir bo‘ladi?

3. Mitoz anafazasida hujayra formulasi qanday?

4. Meyoz natijasida nechta va qanday hujayra hosil bo‘ladi?

5. Ovogenezda bitta birlamchi ovotsitdan nechta tuxum hujayra hosil bo‘ladi?

6. Anafaza I da nima ajraladi?

7. 2n = 20 bo‘lgan o‘simlikda mitoz metafazasida nechta xromatida bor?

8. Xromosomalarni sanash uchun mitozning qaysi fazasi eng qulay?

Ko‘p uchraydigan xatolar

• Krossingoverni mitozda ham bo‘ladi deb yozish — u faqat meyoz I profazasida.
• Mitoz anafazasida hujayradagi xromosomalar soni o‘zgarmaydi deb hisoblash — u ikki baravar ortadi (4n).
• Meyoz I da xromatidalar ajraladi deb o‘ylash — gomologik xromosomalar ajraladi.
• Meyoz I va II orasida ham replikatsiya bor deb hisoblash.
• Xromosomalar va xromatidalar sonini adashtirish.
• Ovogenezda ham 4 ta tuxum hujayra hosil bo‘ladi deb yozish.