Informasi

3.11.1: Singami dan meiosis - Biologi

3.11.1: Singami dan meiosis - Biologi



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.

3.11.1: Singami dan meiosis

Syngamy dan Meiosis

Proses seksual penting untuk kelangsungan hidup suatu spesies. Pertama, membuat populasi lebih beragam, yang memungkinkan lebih banyak fleksibilitas untuk beradaptasi melalui seleksi alam. Seleksi alam berarti bahwa semua organisme berbeda, tetapi jika kondisi lingkungan berubah, hanya sebagian besar yang beradaptasi yang akan bertahan. Jika populasinya seragam, peluangnya untuk bertahan hidup lebih kecil. Kedua, mencegah mutasi yang mematikan ditransfer ke keturunannya, karena mereka yang bermutasi akan mati alih-alih mewariskan gen-gen ini. Kemudian terjadi ketika gen yang bermutasi diduplikasi atau sendirian dalam genotipe.

(Genotip adalah kandungan gen organisme. A gen adalah sepotong DNA, yang sama dengan satu protein. A mutasi adalah "kesalahan" dalam DNA. Protein (banyak di antaranya adalah enzim) terdiri dari asam amino yang dirantai bersama. A populasi adalah sekelompok organisme yang berpotensi dapat kawin silang dan tidak memiliki hambatan isolasi.)

Untuk membuat populasi lebih beragam, organisme perlu bertukar DNA. Salah satu cara sel bertukar gen adalah melalui syngamy. Syngamy (sering diberi label dengan “Y!”), Adalah peleburan dua sel, menghasilkan sel yang memiliki kromosom dua kali lebih banyak. Dua sel yang menyatu disebut gamet, dan sel yang dihasilkan adalahzigot. Tujuan syngamy adalah merenovasi materi genetik. Sel-sel baru memiliki genotipe yang berbeda dari gamet. Syngamy terus menerus akan meningkatkan jumlah DNA, jadi sel menggunakan meiosis (sering diberi label dengan “R!”) untuk mengimbangi efek samping syngamy ini:

Syngamy menghasilkan sel diploid:

x + x - > XX

Di dalam diploid organisme, kromosom membentuk pasangan (kromosom berpasangan ini dikenal sebagai homolog), sedangkan di halploid organisme mereka tetap tunggal.

Ada tiga jenis syngamy (Gbr. 4.4): isogami, heterogami, dan oogami. isogami terjadi ketika gamet yang melebur bersama memiliki tipe geno yang berbeda.heterogami adalah ketika gamet memiliki dua ukuran yang berbeda. NS Perempuan lebih besar karena memiliki sumber daya untuk merawat keturunannya, sedangkan laki-laki lebih kecil dan dapat bertambah jumlahnya untuk memungkinkan persaingan dan membuat pemupukan lebih mungkin. Oogami adalah ketika gamet juga memiliki mobilitas yang berbeda. Dalam oogami, wanita non-motil dikenal sebagai oosit, dan jantan berflagel sebagai spermatozoa, yang hanya satu gamet seluler di sini. Pada beberapa organisme (alga merah, spons, krustasea, sebagian besar tumbuhan berbiji), spermatozoa menjadi non-motil sperma sehingga akan membutuhkan agen eksternal untuk memindahkannya. Baik spermatozoa maupun spermatia disebut sperma.


Meiosis: Definisi, Jenis, Tahapan, dan Signifikansi

Pembelahan sel adalah salah satu peristiwa penting dalam hidup kita yang membelah setiap hari, setiap jam, setiap detik. Dalam proses ini, satu sel membelah untuk membentuk dua sel dan lagi dua sel menghasilkan empat sel dan seterusnya. Proses ini dikenal sebagai pembelahan sel atau reproduksi sel.

Sel-sel spesies tertentu memiliki jumlah kromosom yang konstan. Misalnya, manusia mengandung 46 atau 23 pasang kromosom (44+XY pada pria dan 44+XX pada wanita). Dalam organisme yang bereproduksi secara seksual, gamet jantan dan betina bergabung bersama untuk membentuk zigot. Jika gamet memiliki jumlah (46) kromosom yang sama dengan sel somatik, maka zigot akan memiliki dua kali (92) jumlah kromosom diploid. Jumlah ini akan terus berlipat ganda setiap generasi. Namun, jumlah kromosom selalu tetap dari generasi ke generasi yaitu, 46. Hal ini disebabkan pembelahan meiosis yang mengurangi jumlah kromosom menjadi setengahnya dan melawan efek pembuahan.

Prosedur yang terjadi selama pembentukan gamet atau spora dan melibatkan pembelahan reduksi dimana setiap sel anak mendapatkan satu dari setiap pasangan kromosom, sehingga mengurangi jumlah kromosom di setiap sel menjadi setengahnya dikenal sebagai meiosis. Ini juga disebut divisi reduksi. Ahli biologi Jerman Oscar Hertwig pertama kali menggambarkan meiosis pada telur bulu babi pada tahun 1876. Tetapi ahli zoologi Belgia Edouard Van Beneden sekali lagi menggambarkan meiosis pada telur Ascaris (cacing gelang) pada tingkat kromosom.

Selama proses meiosis, pembelahan kromosom terjadi satu kali sedangkan pembelahan nukleus dan sitoplasma terjadi dua kali. Karena meiosis, empat sel haploid terbentuk dari sel diploid tunggal. Sebuah sel yang mengalami meiosis kadang-kadang disebut meiosit.


Syngamy

Persatuan gamet mengakibatkan terbentuknya zigot.

Syngamy, juga dikenal hanya sebagai pembuahan, paling dikenal sebagai perpaduan sel telur dan sperma berflagel. Proses ini, bagaimanapun, tidak selalu melibatkan gamet yang berbeda atau jika melibatkan sperma, apakah sperma harus memiliki flagela. Memang, untuk banyak organisme, seperti banyak alga, sperma dapat memiliki lebih dari satu flagel!

Terlepas dari detail jenis sel apa yang digabungkan dengan apa, syngamy selalu mewakili penggandaan dalam ploidi, biasanya dari haploid ke diploid. Ini kontras dengan proses meiosis, yang selalu melibatkan separuh ploidi, biasanya dari diploid ke haploid.


Untuk mengulangi, dalam melacak ploidi:

sel garis germinal (diploid) & rarr meiosis & rarr gamet (haploid) & rarr syngamy & rarr zigot (diploid) & rarr mitosis & rarr sel germinal

Legenda gambar: Pemupukan dalam bentuknya yang paling akrab, perpaduan dari sperma dengan telur.


Proses ini sedikit berbeda pada tanaman karena pergantian generasi:

sporofit (diploid) & rarr meiosis & rarr spora (haploid) & rarr mitosis (perkecambahan dan sebagainya) & rarr gametofit (haploid) & rarr mitosis & rarr gamet (haploid) & rarr syngamy & rarr zigot (diploid) & rarr mitosis & rarr sporofit (diploid)

Sporofit dan gametofit adalah (seperti yang ditunjukkan) tanaman multiseluler diploid dan haploid, masing-masing.


Pada sebagian besar jamur multiseluler, prosesnya terdiri dari:

thallus (diploid) & rarr meiosis & rarr spora (haploid) & rarr mitosis (perkecambahan dan sebagainya) & rarr thallus (diploid)


3.11.1: Singami dan meiosis - Biologi

1. Edouard van Beneden mengusulkan bahwa sel telur dan sperma, masing-masing mengandung setengah komplemen kromosom yang ditemukan dalam sel somatik, bergabung untuk menghasilkan satu sel yang disebut a(n) ______.
A.zigot
B. kariotipe
C. embrio
D. oosit

2. ______ adalah proses pembelahan inti yang mengurangi jumlah kromosom per sel dari 2 set menjadi 1 set.
A. mitosis
B. Meiosis
C. Pembelahan biner
D. Syngamy

3. Sel ______ mengandung satu set kromosom.
A. Garis Kuman
B. Somatik
C. Diploid
D. Haploid

4. Dalam siklus hidup yang bergantian antara tahap haploid dan diploid, pembuahan menggandakan jumlah kromosom per sel sementara ______ menguranginya menjadi dua.
A. mitosis
B. meiosis
C. pembelahan biner
D. syngamy

5. Kromosom homolog berpasangan sepanjang panjangnya selama profase I meiosis. Sementara dua homolog dipasangkan, pertukaran genetik dapat terjadi di antara mereka dalam proses yang disebut ________.
A. syngamy
B. sinapsis
C. bermacam-macam independen
D.menyeberang

6. Dibandingkan dengan reproduksi aseksual, keuntungan utama dari reproduksi seksual adalah:
A.membutuhkan lebih sedikit energi
B. meningkatkan keragaman genetik keturunannya
C. dapat menghasilkan keturunan yang lebih kompleks
D. dapat menghasilkan lebih banyak keturunan

B. meningkatkan keragaman genetik keturunannya

7. Jika tidak ada penekanan replikasi DNA antara pembelahan meiosis tetapi sitokinesis berjalan normal, apakah hasil meiosis yang paling mungkin?
A. 4 sel diploid
B. 2 sel diploid
C. 4 sel haploid
D. 2 sel haploid
E. 2 sel diploid dan 2 sel haploid

8. Bukti pindah silang sering dapat dilihat di bawah mikroskop cahaya sebagai struktur yang disebut _______.
A. kinetokor
B. sentromer
C. kiasma
D. sentriol

9. Penggabungan gamet jantan dengan gamet betina disebut
A. syngami.
B.meiosis.
C.mitosis.
D.rekombinasi.
E.sinapsis.

10. Organisme diploid menggunakan meiosis untuk menghasilkan sel haploid. Meiosis terdiri dari berapa kali pembelahan inti?
A. satu
B.dua
C.tiga
D.empat
E. tidak satupun dari ini

11. Pasangan kromosom sepanjang panjangnya, yang penting untuk pindah silang, disebut sebagai
A. syngami.
B.sinapsis.
C.profase.
D.rekombinasi.
E.sentromer.

12. Sel yang dihasilkan dari peleburan sel telur dan sperma adalah
A.gamet.
B. oosit.
C.zigot.
D.sel garis germinal
E.sel somatik

13. Zigot memiliki
A. satu salinan dari setiap kromosom.
B. satu komplemen kromosom haploid penuh.
C. kromosom identik dengan sel sperma.
D. kromosom identik dengan sel telur.
E. dua salinan dari setiap kromosom.

E. dua salinan dari setiap kromosom.

14. Semua sel hewan diploid kecuali
A.gamet.
B.sel otot
C.sel saraf
D. sel germ-line.
E.sel somatik.

16. Manakah dari berikut ini yang menghasilkan sel-sel baru yang secara genetik identik dengan sel asli?
A. meiosis
B. mitosis
C.menyeberang
D. bermacam-macam independen
E. pemupukan

17. Pada hewan, sel-sel yang pada akhirnya akan mengalami meiosis untuk menghasilkan gamet disisihkan pada awal perkembangan. Ini disebut
A.sel somatik
B. sel germ-line.
C.sel kelamin
D.gametofit
E.sel reproduksi.

18. Manakah dari peristiwa berikut yang terjadi pertama kali selama meiosis?
A. kromosom homolog terpisah dan ditarik ke kutub sel yang berlawanan
B. kromatid saudara terpisah dan ditarik ke kutub yang berlawanan dari sel
C. dekondensasi kromosom
D. sinapsis kromosom homolog
E. pasangan kromosom homolog berjajar di sepanjang lempeng ekuator

D. sinapsis kromosom homolog

19. Kromosom bertukar informasi genetik dengan
A.pembuahan.
B.mitosis.
C. syngami.
D.replikasi DNA
E.menyeberang.

20. Pindah silang antara kromosom homolog terjadi selama
A.profase II.
B.profase I.
C.interfase II.
D.interfase I.
E. metafase II.

21. Kompleks sinaptonemal adalah
A. sekelompok mikrotubulus di setiap kutub sel.
B. jaringan mikrotubulus yang membentuk aparatus gelendong.
C. jaringan protein yang menyatukan homolog.
D. daerah di mana mikrotubulus menempel pada sentromer setiap kromosom.
E. wilayah DNA yang sangat melingkar.

C. jaringan protein yang menyatukan homolog.

23. Mana yang paling menggambarkan proses pemilahan independen?
A. Cara sepasang homolog berbaris di sepanjang pelat metafase tidak mempengaruhi bagaimana pasangan lainnya berbaris.
B. Pemisahan kromosom selama meiosis I tidak tergantung pada pemisahan mereka selama meiosis II.
C. Selama sinapsis, kromosom berpasangan secara acak.
D. Pindah silang sepanjang satu pasang kromosom tidak bergantung pada pindah silang di sepanjang pasangan lainnya.
E. Selama sinapsis, homolog berpasangan secara independen satu sama lain.

A. Cara sepasang homolog berbaris di sepanjang pelat metafase tidak mempengaruhi bagaimana pasangan lainnya berbaris.

22. Pada akhir meiosis II, masing-masing dari empat sel yang dihasilkan mengandung:
A. satu set lengkap kromosom, masing-masing dengan 2 molekul DNA.
B. dua set kromosom penuh, masing-masing dengan 2 molekul DNA.
C. satu set lengkap kromosom, masing-masing dengan 1 molekul DNA.
D. dua set penuh kromosom, masing-masing dengan 1 molekul DNA.

C. satu set lengkap kromosom, masing-masing dengan 1 molekul DNA.

24. Pada tumbuhan dan hewan, zigot berkembang melalui proses manakah di bawah ini?
A. mitosis
B. meiosis
C. syngamy
D.sinapsis
E. pembagian reduksi

25. Pasangan kromosom homolog disebut
A. syngami.
B.sinapsis.
C.kesejajaran.
D. bermacam-macam independen.
E.menyeberang.

26. Mana yang paling menjelaskan proses meiosis?
A. Sel hasil meiosis I bersifat haploid, dan setiap kromosom terdiri dari 1 kromatid.
B. Sel hasil meiosis I bersifat haploid, dan setiap kromosom terdiri dari 2 kromatid.
C. Sel hasil meiosis II bersifat haploid, dan setiap kromosom terdiri dari 2 kromatid.
D. Sel hasil meiosis I bersifat diploid, dan setiap kromosom terdiri dari 2 kromatid.
E. Sel hasil meiosis I bersifat diploid, dan setiap kromosom terdiri dari 1 kromatid.

B. Sel hasil meiosis I bersifat haploid, dan setiap kromosom terdiri dari 2 kromatid.

27. Selama meiosis, kromatid saudara disatukan oleh:
A. mikrotubulus sentromer dan kinetokor umum.
B. sentromer umum dan chiasmata.
C. sentromer umum dan mikrotubulus kutub.
D. sentromer umum dan protein yang disebut kohesi.
E. kinetokor dan protein yang disebut kohesi.

D. sentromer umum dan protein yang disebut kohesi.

28. Apa yang segera terjadi setelah meiosis I?
A.replikasi DNA
B. profase II
C. metafase II
D. sinapsis homolog
E. pindah silang homolog

29. Semua yang berikut ini meningkatkan variasi genetik KECUALI
A.menyeberang.
B. pembuahan acak.
C. bermacam-macam independen.
D.mitosis.
E.mutasi.

30. Salah satu dari sepasang kromosom dengan informasi genetik yang sama dan dari sumber yang berbeda seperti sperma dan sel telur.
A. kiasma
B. homolog
C. kinetokor
D.sinapsis
E. sinaptonemal

31. Struktur mana yang menunjukkan tempat terjadinya pindah silang.
A. chiasmata
B. sentromer
C. kinetokor
D. sentriol
E. serat gelendong

32. Struktur manakah yang menyatukan dua kromosom homolog?
A. sentromer
B. kinetokor
C. mikrotubulus kutub
D. peralatan spindel
E. kompleks sinaptonemal

33. Selama anafase I, manakah yang paling mewakili pemisahan kromatid yang membentuk satu pasang homolog? (M mewakili kromatid ibu dan P mewakili kromatid ayah. Asumsikan tidak terjadi pindah silang.)
A. M dan M ke satu kutub P dan P ke kutub lainnya.
B. M dan P ke satu kutub M dan P ke kutub lainnya.
C. M ke satu kutub P ke kutub lainnya.
D. setengah dari M dan setengah dari P untuk setiap kutub.
E. pemisahan kromatid ini benar-benar acak.

A. M dan M ke satu kutub P dan P ke kutub lainnya.

34. Anda mempelajari meiosis dalam organisme di mana 2n= 28. Berapa banyak kromosom yang akan ada di setiap sel setelah meiosis I selesai tetapi sebelum meiosis II dimulai?
A.7
B.14
C.28
D.56

35. Anda mempelajari meiosis dalam organisme di mana 2n=24. Berapa banyak kromosom yang akan dimiliki setiap nukleus setelah meiosis II selesai?
A.24
B.12
C.6
D.48

36. Anda membandingkan peristiwa meiosis I dalam sel dari beberapa organisme yang berbeda. Anda menemukan satu spesies di mana Anda tidak mengamati chiasmata apapun. Kesimpulan terbaik untuk dibuat adalah
A. tidak ada persilangan antar kromatid bukan saudara
B. kinetokor kromatid saudara tidak melebur
C. pasangan kromosom tidak akan berpasangan secara independen
D. chiasmata akan terbentuk selama meiosis II

A. tidak ada persilangan antar kromatid bukan saudara

22. Pada akhir meiosis II, masing-masing dari empat sel yang dihasilkan mengandung:
A. satu set lengkap kromosom, masing-masing dengan 2 molekul DNA.
B. dua set penuh kromosom, masing-masing dengan 2 molekul DNA.
C. satu set lengkap kromosom, masing-masing dengan 1 molekul DNA.
D. dua set penuh kromosom, masing-masing dengan 1 molekul DNA.

C. satu set lengkap kromosom, masing-masing dengan 1 molekul DNA.

37. Pernyataan manakah tentang pembelahan reduktif meiosis yang salah?
A. Selama pembelahan reduktif, homolog bermigrasi ke kutub sel yang berlawanan.
B. Selama pembelahan reduktif, kromatid bersaudara bermigrasi ke kutub sel yang berlawanan.
C. Selama pembelahan reduktif, sentromer tidak membelah.
D. Pada akhir pembelahan reduktif, setiap inti anak memiliki setengah sentromer sebanyak inti induknya.

B. Selama pembelahan reduktif, kromatid bersaudara bermigrasi ke kutub sel yang berlawanan.

38. Protein Rec8 menyatukan kromatid saudara selama meiosis. Jika seseorang memiliki mutasi yang mencegah degradasi Rec8, ini kemungkinan besar akan mencegah
A. pemisahan normal selama meiosis I
B. segregasi normal selama meiosis II
C. sinapsis kromosom homolog
D. pindah silang selama profase I

B. pemisahan normal selama meiosis II

39. Manakah dari berikut ini yang mungkin terjadi jika Anda mencegah cyclin B berasosiasi dengan cyclin-dependent kinase di dekat akhir meiosis I?
A. kegagalan untuk mempertahankan kohesi kromatid saudara perempuan di sentromer
B. kegagalan untuk membentuk kompleks inisiasi yang diperlukan untuk melanjutkan replikasi DNA
C. penekanan replikasi DNA
D. aktivasi replikasi DNA

D. aktivasi replikasi DNA

40. Manakah dari pernyataan berikut tentang pindah silang yang salah?
A. Pindah silang terjadi antara kromatid bukan saudara.
B. Pindah silang terjadi antara kromatid bersaudara.
C. Pindah silang terjadi selama profase I.
D. Tempat persilangan disebut chiasmata.
E. Pindah silang disebut juga rekombinasi genetik.

B. Pindah silang terjadi antara kromatid bersaudara.

41. Sebuah siklus hidup yang secara teratur bergantian antara tahap haploid dan diploid ditemukan di semua berikut KECUALI
A. anjing
B. bakteri E. coli
C. tanaman alfalfa
D. cetakan N. crassa

42. Pada 95% kasus sindrom Down, ada satu kromosom ekstra (nomor 21) di setiap sel. Kondisi aneuploid ini kemungkinan besar akibat dari
A. kegagalan untuk menekan replikasi DNA antara meiosis I dan meiosis II
B. kegagalan kromosom untuk memilah secara independen selama meiosis
C. kegagalan 1 pasangan homolog untuk memisahkan selama meiosis.
D. kegagalan 2 pasangan homolog untuk memisahkan selama meiosis
E. kegagalan sitoplasma untuk membelah pada akhir meiosis II

C. kegagalan 1 pasangan homolog untuk memisahkan selama meiosis.

43. Mengapa reproduksi seksual membutuhkan meiosis dan syngamy?
A. Proses meiosis menghasilkan produksi gamet yang jumlah kromosomnya tetap sama. Selama syngamy, dua gamet bergabung untuk membentuk sel baru, dan jumlah kromosom dikembalikan ke jumlah penuh. Oleh karena itu, dengan menggabungkan meiosis dan syngamy, organisme memastikan bahwa jumlah kromosom yang tepat akan dipertahankan.
B. Proses meiosis menghasilkan produksi gamet di mana jumlah kromosom berkurang setengahnya. Selama syngamy, dua gamet bergabung untuk membentuk sel baru, dan jumlah kromosom dikembalikan ke jumlah penuh. Oleh karena itu, dengan menggabungkan meiosis dan syngamy, organisme memastikan bahwa jumlah kromosom yang tepat akan dipertahankan.
C. Proses meiosis menghasilkan produksi gamet yang jumlah kromosomnya menjadi dua kali lipat. Selama syngamy, gamet berkurang setengahnya, dan jumlah kromosom dikembalikan ke jumlah penuh. Oleh karena itu, dengan menggabungkan meiosis dan syngamy, organisme memastikan bahwa jumlah kromosom yang tepat akan dipertahankan.

B. Proses meiosis menghasilkan produksi gamet di mana jumlah kromosom berkurang setengahnya. Selama syngamy, dua gamet bergabung untuk membentuk sel baru, dan jumlah kromosom dikembalikan ke jumlah penuh. Oleh karena itu, dengan menggabungkan meiosis dan syngamy, organisme memastikan bahwa jumlah kromosom yang tepat akan dipertahankan.

44. Sel mana yang tidak pernah membelah secara meiosis? (Centang semua yang berlaku.)
__X__ sel haploid
_____ sel diploid
__X__ sel somatik
_____ sel germ-line
__X__ zigot

__X__ sel haploid
__X__ sel somatik
__X__ zigot

45. Seorang ahli biologi sel memeriksa sel kulit dari kadal selama metafase mitosis dan menentukan bahwa ada 20 kromatid. Peran meiosis pada spesies ini adalah (Centang semua yang berlaku)
__X__ Menghasilkan 4 sel anak yang secara genetik berbeda satu sama lain
__X__ Menghasilkan 4 sel anak yang secara genetik berbeda dari sel induk aslinya
__X__ Kurangi jumlah kromosom per sel dari 10 menjadi 5
_____ Kurangi jumlah kromosom per sel dari 20 menjadi 10

_X__ Menghasilkan 4 sel anak yang secara genetik berbeda satu sama lain
__X__ Menghasilkan 4 sel anak yang secara genetik berbeda dari sel induk aslinya
__X__ Kurangi jumlah kromosom per sel dari 10 menjadi 5

46. ​​Seorang ahli biologi sel memeriksa sel daun dari tanaman alfalfa selama metafase mitosis dan menentukan bahwa ada 32 kromatid. Peran pemupukan pada spesies ini adalah untuk (Centang semua yang berlaku)
__X__ Menghasilkan sel baru yang memiliki kombinasi kromosom dari 2 orang tua yang berbeda
_____ Meningkatkan jumlah kromosom per sel dari 16 menjadi 32
__X__ Meningkatkan jumlah kromosom per sel dari 8 menjadi 16
__X__ Menggabungkan kromosom dari 2 sel haploid menjadi satu sel diploid

__X__ Menghasilkan sel baru yang memiliki kombinasi kromosom dari 2 orang tua yang berbeda
__X__ Meningkatkan jumlah kromosom per sel dari 8 menjadi 16
__X__ Menggabungkan kromosom dari 2 sel haploid menjadi satu sel diploid

47. Bentuk terapi gen yang paling umum melibatkan penyisipan gen normal ke dalam sel yang mengandung versi gen yang rusak. Untuk menggunakan terapi gen untuk mencegah seorang pria mewariskan gen yang rusak ke generasi mendatang, Anda harus mencoba memasukkan salinan gen yang normal ke dalam
A.sel darah
B. sel garis germinal
C. sel somatik di testis
D. sel sumsum tulang

48. Jika sel germinal dari burung hantu mengandung 8 pikogram DNA selama G1 interfase, berapa banyak pikogram DNA yang akan ada di setiap sel selama profase I meiosis? (Masukkan nomornya saja, bukan satuannya.)

49. Jika sel somatik dari seekor kucing mengandung 40 pikogram DNA selama G2 interfase, berapa banyak pikogram DNA yang akan ada di setiap sel selama metafase II meiosis? (Masukkan nomornya saja, bukan satuannya.)

50. Jika sel germinal dari salamander mengandung 10 pikogram DNA selama G1 interfase, berapa banyak pikogram DNA yang akan ada dalam setiap gamet yang dihasilkan oleh spesies ini? (Masukkan nomornya saja, bukan satuannya.)

51. Berapa banyak tetrad yang ada dalam satu sel gajah (2n=56) selama metafase I meiosis?


11.1 Proses Meiosis

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 dengan 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 perempuan (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 membangun 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.

Kebanyakan 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 menyatu 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 homologi kecil 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 yang dipotong dimodifikasi, dan sambungan baru dibuat antara kromatid non-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 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 orang tua individu dan beberapa DNA dari orang tua 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 di kutub sel yang berlawanan. Mikrotubulus bergerak ke arah 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 keturunan multiseluler memiliki salinan dari dua set kromosom homolog 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 kemungkinan 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 tergantung 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 menyusun satu set. Ada dua kemungkinan untuk orientasi pada pelat metafase, jumlah kemungkinan keberpihakan oleh 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 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 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 pindah 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 pada 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 hal 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 dipinjam dari sel sebelumnya.


3.11.1: Singami dan meiosis - Biologi

Replikasi kromosom tidak terjadi antara meiosis I dan meiosis II meiosis I berlangsung langsung ke meiosis II tanpa melalui interfase. Bagian kedua dari meiosis, meiosis II, menyerupai mitosis lebih dari meiosis I. Jumlah kromosom, yang telah direduksi menjadi haploid (n) pada akhir meiosis I, tetap tidak berubah setelah pembelahan ini. Pada meiosis II, fase, sekali lagi, analog dengan mitosis: profase II, metafase II, anafase II, dan telofase II (lihat gambar di bawah). Seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah, meiosis II dimulai dengan dua haploid (n = 2) sel dan diakhiri dengan empat haploid (n = 2) sel. Perhatikan bahwa keempat meiosit ini secara genetik berbeda satu sama lain. Pada manusia (2n = 46), yang memiliki 23 pasang kromosom, jumlah kromosom tetap tidak berubah dari awal sampai akhir meiosis II (n = 23).

Profase II

Serabut spindel terbentuk kembali dan menempel pada sentromer pada profase II.

Metafase II

Kromosom sejajar pada pelat metafase selama metafase II dalam persiapan untuk sentromer membelah pada fase berikutnya.

Anafase II

Dalam anafase II, kromosom membelah di sentromer (seperti pada mitosis) dan kromosom yang dihasilkan, masing-masing dengan satu kromatid, bergerak menuju kutub sel yang berlawanan.

Telofase II dan Sitokinesis

Empat inti haploid (mengandung kromosom dengan kromatid tunggal) terbentuk pada telofase II. Pembelahan sitoplasma selama sitokinesis menghasilkan empat sel haploid. Perhatikan bahwa keempat sel ini tidak identik, karena susunan bivalen dan persilangan acak pada meiosis I menyebabkan komposisi genetik yang berbeda dari sel-sel ini.

Pada manusia, meiosis menghasilkan sel anak haploid yang berbeda secara genetik, masing-masing dengan 23 kromosom yang terdiri dari satu kromatid. Sel-sel haploid ini menjadi telur yang tidak dibuahi pada wanita dan sperma pada pria. Perbedaan genetik memastikan saudara kandung dari orang tua yang sama tidak pernah sepenuhnya identik secara genetik.


Genomik Komparatif Mendukung Jenis Kelamin dan Meiosis pada Beragam Amoebozoa

Seks dan reproduksi sering diperlakukan sebagai fenomena tunggal pada hewan dan tumbuhan, karena dalam organisme ini reproduksi menyiratkan mixis dan meiosis. Sebaliknya, seks dan reproduksi adalah fenomena biologis independen yang mungkin atau mungkin tidak terkait di sebagian besar eukariota lainnya. Bukti saat ini mendukung nenek moyang eukariotik yang memiliki sistem tipe kawin dan meiosis, yang merupakan proses eksklusif untuk eukariota. Meskipun seks adalah nenek moyang, literatur tentang siklus hidup garis keturunan amoeboid menggambarkan mereka sebagai organisme aseksual. Mengapa hilangnya jenis kelamin menjadi hal biasa pada amuba, jika jarang hilang, jika pernah, pada tumbuhan dan hewan, serta pada jamur? Salah satu cara untuk mendekati pertanyaan meiosis dalam "aseksual" adalah untuk mengevaluasi pola terjadinya gen untuk protein yang terlibat dalam syngamy dan meiosis. Kami telah menerapkan pendekatan genomik komparatif untuk mempelajari terjadinya mesin untuk plasmogami, karyogami, dan meiosis di Amoebozoa, supergrup amoeboid utama. Hasil kami mendukung kemungkinan terjadinya proses syngamy dan meiosis di semua garis keturunan amoebozoa utama. Kami menyimpulkan bahwa sebagian besar amoebozoa dapat melakukan mixis, rekombinasi, dan reduksi ploidi melalui proses meiosis kanonik. Bukti saat ini menunjukkan kemungkinan siklus seksual di banyak garis keturunan yang secara tradisional dianggap aseksual.

Angka

—Siklus hidup menyoroti proses utama…

—Siklus hidup menyoroti proses utama yang terjadi pada meiosis dan plasmogami/kariogami: ( A )…

—Distribusi protein yang dibutuhkan untuk…

—Distribusi protein yang diperlukan untuk syngamy, karyogami, dan langkah-langkah meiosis utama dalam…


Tonton videonya: Pembelahan Meiosis (Agustus 2022).