ROGER HARRIS/SCIENCE PHOTO LIBRARY/Science Photo Library/GettyImages
Gameter, även kända som könsceller eller könsceller, skiljer sig från resten av din kropps celler eftersom de bara bär på 23 kromosomer – hälften av antalet som finns i somatiska celler.
Alla celler i vävnader i hela din kropp har två kopior av varje kromosom, en från varje förälder. Mänskliga kromosomer är numrerade 1 till 22, med den återstående kromosomen - en könskromosom - tilldelad en bokstav istället för en siffra:"X" eller "Y". Kromosomer som delar samma antal - som kromosom 11 eller 18 - är homologa och verkar identiska under ett mikroskop, även om deras DNA-sekvenser kan skilja sig åt. Kromosom 9 du ärver från din mamma ser visuellt identisk ut med den du ärver från din pappa, trots möjliga sekvensskillnader.
Ungefär nio månader innan du föddes slogs en spermie och ett ägg samman för att bilda den befruktade zygoten som till slut utvecklades till dig. Eftersom varje förälders könsceller bidrar med 23 kromosomer, innehåller den resulterande zygoten 46, vilket bevarar det diploida kromosomtalet över generationer. Den meiotiska processen som producerar könsceller är avgörande för att upprätthålla detta kromosomantal och för att generera den genetiska mångfalden som underbygger arternas överlevnad.
Deoxiribonukleinsyra (DNA) är livsritningen. I prokaryoter - organismer som bakterier - är det genetiska materialet vanligtvis en enda, cirkulär kromosom som saknar ett kärnmembran. Eukaryoter – växter, djur, svampar – omsluter sitt DNA i en dubbelmembrankärna. Deras genetiska material är organiserat i distinkta kromosomer, var och en lindad runt proteiner som hjälper till att packa de långa DNA-strängarna. Organismer med mitokondrier – organeller som härrör från forntida frilevande bakterier – använder dem för aerob andning och har sina egna små cirkulära genom.
Gener är specifika DNA-segment som kodar för proteiner. I transkription , kopieras ett DNA-segment till budbärar-RNA (mRNA), som sedan lämnar kärnan för att binda ribosomer i cytoplasman. Där, översättning omvandlar mRNA-koden till en polypeptidkedja och bildar funktionella proteiner.
Innan en cell delar sig dupliceras hela dess genom en gång. Hos människor genomgår alla 46 kromosomer replikering, vilket säkerställer att varje dottercell får en komplett uppsättning genetiska instruktioner.
Binär fission i bakterier är en enkel asexuell process:den enda kromosomen dupliceras och cellen delar sig i två identiska döttrar. Eukaryot delning förekommer i två distinkta former:mitos , som ger genetiskt identiska dotterceller, och meios , vilket minskar antalet kromosomer med hälften och introducerar genetisk variation.
Gameter produceras i könskörtlarna - testiklar hos män och äggstockar hos kvinnor. Hos män kallas prekursorcellerna spermatocyter; hos honor är de oocyter.
Gameter innehåller en enda kopia av varje numrerad kromosom och en könskromosom. Varje kromosom är en mosaik av moderns och faderns bidrag, vilket gör varje gamet genetiskt unik.
Gametbildning, eller gametogenes , innehåller två viktiga randomiseringssteg – korsning under meios I och oberoende sortiment – vilket säkerställer att inga två gameter är identiska.
Kromosomer är buntar av kromatin - DNA lindat runt histonproteiner. Histonoktamerer fungerar som spolar runt vilka DNA lindas och bildar nukleosomer som komprimerar genomet. Under replikeringen förblir varje kromosom fäst vid sin nysyntetiserade kopia i en region som kallas centromeren. De två identiska kromatiderna som blir resultatet kallas systerkromatider . Centromeren är vanligtvis placerad nära ena änden av kromatiden, vilket ger upphov till den korta p-armen och den långa q-armen.
Mitos producerar dotterceller med samma DNA-innehåll som föräldern, medan meios genererar celler med halva kromosomtalet och introducerar genetisk variation.
Före mitosen kondenserar kromosomerna, radar upp sig vid cellens ekvator, och under anafas drar mikrotubuli varje systerkromatid till motsatta poler och bildar två identiska dotterceller.
Däremot börjar meios med DNA-replikation av alla 46 kromosomerna. I meios I parar sig homologa kromosomer för att bilda bivalenta och genomgår korsning , byter genetiskt material mellan moder- och faderkopiorna.
Slumpmässig orientering av varje bivalent längs metafasplattan – känd som oberoende sortiment - diversifierar ytterligare den genetiska sammansättningen av könsceller. Det teoretiska antalet distinkta bivalenta arrangemang är 2^23, ungefär 8,4 miljoner.
Efter meios I produceras två celler som vardera innehåller 23 kromosomer med systerkromatider. Meiosis II speglar mitos och separerar systerkromatider för att producera fyra haploida celler, var och en med 23 kromosomer.
Spermatogenes hos män producerar fyra livsdugliga spermier från varje primär spermatocyt, medan oogenes hos honor ger ett enda moget ägg från varje primär oocyt.
Kvinnor initierar meios endast en gång i livet; den resulterande primära oocyten fullbordar meios I vid ägglossningen och frigör ett ägg som, om det befruktas, kommer att fullborda meios II. Män, däremot, producerar kontinuerligt spermier under hela vuxen ålder, med varje omgång av meios II genererar flera gameter, vilket möjliggör en mycket större total produktion.
