Основно съдържание
Мейоза
Как мейозата намалява наполовина броя на хромозомите: кросинговър, мейоза I, мейоза II и генетична изменчивост.
Въведение
Митозата се използва за почти всички нужди на клетките от тялото ти за делене. Тя добавя нови клетки по време на развитие и замества стари и износени клетки през живота ти. Целта на митозата е да произведе дъщерни клетки, които са генетично идентични на майчината си клетка, без нито една хромозома повече или по-малко.
Мейозата, от друга страна, се използва само за една цел в човешкото тяло: създаването на гамети – полови клетки, или сперматозоиди и яйцеклетки. Нейната цел е да създаде дъщерни клетки с точно половината хромозоми на началната клетка.
Да кажем това по друг начин – мейозата при хората е процес на делене, при който от диплоидна клетка – такава с два комплекта хромозоми – се получават хаплоидни клетки – такива с един набор хромозоми. При хората хаплоидните клетки, получени при мейозата, са сперматозоидите и яйцеклетките. Когато един сперматозоид и една яйцеклетка се съберат при оплождане, два хаплоидни набора хромозоми образуват пълен диплоиден набор: нов геном.
Фази на мейозата
В много отношения мейозата доста прилича на митозата. Клетката преминава през подобни етапи и използва подобни стратегии, за да организира и раздели хромозомите. Но при мейозата клетката има по-сложна задача. Тя все още трябва да раздели сестринските хроматиди (двете половини на сдвоената хромозома), както при митоза. Но тя трябва също да раздели хомоложните хромозоми, подобните, но не идентични, хромозомни двойки, които един организъм получава от двамата си родители.
Тези цели биват постигнати при мейозата чрез използването на двустъпков процес на делене. Хомоложните двойки се разделят по време на първи рунд на клетъчно делене, наречен мейоза I. Сестринските хроматиди се разделят по време на втория рунд, наречен мейоза II.
След като клетъчното делене се случва два пъти по време на мейоза, една начална клетка може да произведе четири гамети (яйцеклетки или сперматозоиди). При всеки кръг на делене клетките преминават през четири етапа: профаза, метафаза, анафаза и телофаза.
Мейоза I
Преди навлизането си в мейоза I клетката трябва да премине през интерфаза. Както при митозата, и сега клетката расте по време на фаза G
По време на профаза I разликите от митозата започват да се появяват. Както при митозата, хромозомите започват да кондензират, но при мейоза I те също така и се сдвояват. Всяка хромозома внимателно се подрежда с хомоложния си партньор, така че двете да се съчетаят в съответстващи си позиции по пълната си дължина.
Например в изображението по-долу буквите А, В и С представляват гени, които се намират в определени места на хромозомата. С главни и малки букви са означени различните версии, или алели, на всеки ген. ДНК е разделена на същото място на всеки хомолог – тук, между гени В и С – и свързана отново в кръстосан модел, така че хомолозите да обменят част от своята ДНК.
Процесът, при който хомоложните хромозоми обменят части, се нарича кросинговър. Той бива подпомогнат от протеинова структура, наречена синаптонемален комплекс, който задържа хромозомите в едно. Хромозомите всъщност ще се намират една върху друга – като на изображението по-долу – по време на кросинговър; те само са показани една до друга в изображението по-горе, така че да е по-лесно да се види обмяната на генетичния материал.
Можеш да видиш кросинговърите под микроскоп като хиазма, кръстовидни структури, където хомоложните хромозоми са свързани в едно. Хиазмата задържа хомоложните хромозоми свързани една с друга, след като синаптонемалният комплекс се разгради, така че всяка хомоложна двойка има нужда поне от една. Често във всяка хомоложна двойка протичат множество кросинговъри (до
Местата, където кросинговърите се случват, са повече или по-малко случайни, което води до образуване на нови, "смесени" хромозоми с уникални комбинации алели.
След кросинговър вретеното започва да улавя хромозоми и да ги придвижва към центъра на клетката (метафазната плочка). Това може да изглежда познато от митозата, но има неочакван обрат. Всяка хромозома се прикрепя към микротубули от само един полюс на вретеното и два хомолога от една двойка се прикрепят към микротубули от противоположните полюси. Тоест по време на метафаза I хомоложните двойки – не индивидуални хромозоми – се подреждат в метафазната плочка за разделяне.
Когато хомоложните двойки се подредят на метафазната плочка, ориентацията на всяка двойка е случайна. Например в диаграмата по-горе розовата версия на голямата хромозома и лилавата версия на малката хромозома са насочени към един и същи полюс и отиват в една и съща клетка. Но ориентацията можеше и да е преобърната, така че и двете лилави хромозоми да влязат в клетката заедно. Това позволява образуване на гамети с различни набори хромозоми.
При анафаза I хомолозите са отделени и се придвижват към противоположните краища на клетката. Но сестринските хроматиди на всяка хромозома остават свързани една към друга и не се отделят.
Накрая в телофаза I хромозомите пристигат при противоположните полюси на клетката. При някои организми ядрената мембрана отново се образува и хромозомите декондензират, въпреки че при други тази стъпка е пропусната – след като клетките скоро ще преминат през друг цикъл на делене, мейоза II
Мейоза II
Клетките преминават от мейоза I в мейоза II без да копират своето ДНК. Мейоза II е по-кратък и по-прост процес от мейоза I и може да ти е полезно да мислиш за мейоза II като за "митоза за хаплоидни клетки."
Клетките, които навлизат в мейоза II са тези, създадени в мейоза I. Тези клетки са хаплоидни – имат само една хромозома от всяка хомоложна двойка – но техните хромозоми все още се състоят от две сестрински хроматиди. При мейоза II сестринските хроматиди се разделят, създавайки хаплоидни клетки с не-дупликирани хромозоми.
По време на профаза II хромозомите кондензират и ядрената обвивка се разгражда, ако е необходимо. Центрозомите се раздалечават, вретеното се образува между тях и микротубулите на вретеното започват да улавят хромозомите.
Двете сестрински хроматиди на всяка хромозома биват уловени от микротубули от противоположните полюси на вретеното. При метафаза II хромозомите се подреждат индивидуално по метафазната плочка.
При анафаза II сестринските хроматиди се разделят и биват придърпани към противоположните полюси на клетката.
При телофаза II ядрени мембрани се образуват около всеки набор хромозоми и хромозомите декондензират. Цитокинезата разделя наборите хромозоми в нови клетки, като образува крайните продукти на мейозата: четири хаплоидни клетки, в които всяка хромозома има само един хроматид. При хората продуктите на мейозата са сперматозоиди или яйцеклетки.
Как при мейозатата "се смесват и съчетават" гени
Гаметите, произведени при мейоза, са хаплоидни, но не са генетично идентични. Нека да разгледаме диаграмата на мейоза II по-горе, която показва продуктите на мейоза за клетка с
Както се оказва, има много повече потенциални видове гамети от четирите показани на диаграмата, дори за клетка със само четири хромозоми. Двете основни причини да можем да получим толкова много генетично различни гамети са:
- Кросинговър. Точките, където хромозомите се кръстосват и обменят генетичен материал, са избрани повече или по-малко на случаен принцип и ще бъдат различни за всяка клетка, която премине през мейоза. Ако мейозата се случи много пъти, както при хората, кросинговърите ще се случат в много различни точки.
- Случайна ориентация на хомоложните двойки. Случайната ориентация на хомоложните двойки при метафаза I позволява производство на гамети с много различни асортименти на хомоложни хромозоми.
В една човешка клетка случайното подреждане на хомоложните двойки само по себе си позволява над
Когато сложим кръстосването в комбинация с това, броят генетично различни гамети, които ти – или всеки друг човек – можеш да направиш, е практически безкраен.
Виж видеото за изменение във видовете, за да научиш как генетичното разнообразие, генерирано от мейоза (и оплождане), е важно в еволюцията и помага на популациите да оцелеят.
Искаш ли да се присъединиш към разговора?
Все още няма публикации.