If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ако си зад уеб филтър, моля, увери се, че домейните *. kastatic.org и *. kasandbox.org са разрешени.

Основно съдържание

Курс: Биологична библиотека > Раздел 36

Урок 1: Интензивен курс : Биология

Мейоза : Където започва пола

Ханк достига до най-важните неща за мейозата, специалният вид клетъчно делене, което е необходимо за полово размножаване в еукариотните организми. Създадено от EcoGeek.

Искаш ли да се присъединиш към разговора?

Все още няма публикации.
Разбираш ли английски? Натисни тук, за да видиш още дискусии в английския сайт на Кан Академия.

Видео транскрипция

Размножаване. Винаги популярна тема. И нямам против да кажа, че лично мен ме интересува. Начинът на размножаване, който ни е най-познат, разбира се, е половото размножаване. При него сперматозоидът среща яйцеклетката, споделят си генетична информация и оплодената яйцеклетка се дели на две. После тези половини се разделят наполовина и т.н. За да се създаде организъм с трилиони клетки, всяка специализирана в нещо. Ако фактът, че всички произлизаме от една единична клетка и после се превръщаме в това, не те впечатлява, тогава не знам как да те впечатля. Разгадай това! Ако половото размножаване започва с полови клетки, сперматозоидът и яйцеклетката, откъде идват те тогава? О, не! Как се образуват половите клетки, така че всяка да има само половината генетична информация, която ще получи потомъкът? И защо тогава всичките ни полови клетки не са еднакви? Защо аз и брат ми Джон сме различни? Да, и двамата носим очила. И двамата приличаме малко на висок д-р Кой. Но, виж, имаме различен цвят на косата, различни носове и аз съм доста по-добър на Assassin's Creed от него. Защо не сме идентични? Доколкото знаем, и двамата произлизаме от едни и същи двама души със същото съчетание от ДНК. Отговорът на тези въпроси и на много други мистерии на живота е мейозата. В последния епизод говорихме за това как повечето ти клетки, соматичните клетки, се копират чрез процеса митоза. Митозата копира една клетка с пълния комплект от 46 хромозоми в две дъщерни клетки, всяка идентична на другата. Но разбира се, дори голяма част от твоите клетки да могат да се самоклонират, ти не можеш да се клонираш. И има добра причина за това. Всъщност, причини. Ако митозата беше единственият вид клетъчно делене, на което сме способни, това би значело: A. Ще бъдеш клонинг на един от родителите си. което е доста притеснително дори само да го кажеш. Или може би – B. Половината ти клетки щяха да са клонирани от майка ти и половината от баща ти. И щеше да изглеждаш доста странно. Но не става по този начин. Нещата се случва доста по-добре, тъй като всички клетки в тялото имат един и същ микс от ДНК, 46 хромозоми, групирани в 23 двойки. Една във всяка двойка от майка ти и една от баща ти. Тези двойки хромозоми много си приличат, но не са идентични. Те съдържат варианти на едни и същи гени, т.нар. алели, на едно и също място за всеки определен белег. И понеже толкова си приличат, ги наричаме хомоложни хромозомни двойки. Хомоложен е дума, която се споменава често в генетиката. Просто значи, че двете неща имат същата - "хомо", връзка - "логос". Дори да са малко различни. Има обаче някои специални клетки, които имат само половината от това количество, 23 хромозоми. Това са сперматозоидите и яйцеклетките. Те са хаплоидни клетки. Те имат половината от пълния комплект хромозоми и се нуждаят едни от други, за да се съчетаят и допълнят до 46. Създаването на този вид клетки става в процес, много близък до митозата, но със съвсем различен изход: процесът мейоза. Това става, като специализирана диплоидна клетка се разделя два пъти на две, произвеждайки 4 отделни клетки. Всяка от тях е генетично различна от другите. Мейозата прилича на митоза, само че на два пъти. Има същите фази като митозата: профаза, метафаза, анафаза и телофаза, но после преминава през фазите още веднъж. Те удобно имат същите имена, само че с 2 след тях. Те са като продължения. И както във филмите "Крайна цел", продълженията имат почти същият сюжет, но с нови актьори. Суровините за този процес са в твоите яйчници или тестиси, зависи от... Ами, знаеш от какво зависи. Техните диплоидни клетки се наричат първични ооцити или първични сперматоцити, в зависимост какъв вид гамети произвеждаш. Мъжете произвеждат сперматозоиди, сигурно знаеш. И ги произвеждат през целия си живот като възрастни. Докато жените са родени с определено количество яйцеклетки, които ще отделят в продължение на много години след пубертета. Тук можеш да се върнеш към предния епизод за митозата, защото там разглеждаме подробно всяка фаза на процеса. Щом приключиш, можем да започнем да правим бебета. Точно както при митозата, има кратък период между рундовете на клетъчното делене, в който клетката се подготвя за следващото голямо разделяне. Това се нарича интерфаза. Всички главни участници се самокопират. Дългите вериги ДНК в ядрото се удвояват, при което се получават по две копия на всяка верига. За да си припомниш как ДНК прави това – имаме цял епизод. Можеш да го гледаш и да се върнеш тук. Подобен процес се случва с центрозомите. Пакет от цилиндрични протеини до ядрото, които ще регулират как всичките материали ще се движат по тези въжести протеини, микротубулите. Това ни води до първия рунд на мейозата. Профаза I. Тя е почти същата като при митозата. Центрозомите започват да се отправят към краищата на клетката, размотавайки микротубулите, и ДНК се групира с някои протеини в хромозомите. Всяка хромозома е свързана със сестринска, за да създаде двойна хромозома с формата на X. Запомни това. Веднъж захванати заедно, всяка отделна хромозома се нарича хроматид. По един от всяка страна на X. Всяка двойна хромозома има два хроматида. В мейозната профаза I се включват две допълнителни и много важни стъпки: кросинговър и хомоложна рекомбинация. Спомни си, целта тук е да получим четири полови клетки, всяка от които има само една хромозома от всяка от хомоложните двойки. Но за разлика от митозата, където всички двойки са еднакви, тук всяко копие ще бъде различно от останалите. Всяка двойна хромозома се нарежда до хомоложната ѝ. Това е майчината версия точно до бащината версия на същата хромозома. Ако се вгледаш, ще видиш, че тези две двойни хромозоми, всяка с два хроматида, правят сбор от 4 хроматида. Сега гледай: един хроматид от всяко X се оплита в другия. Това е кросинговър. И докато са оплетени, те си обменят участъци от ДНК. Това е рекомбинацията. Участъците, които си разменят, са от една и съща локация в хромозомата. Например едната отдава генетичния си код за цвят на косата или телесна миризма. В замяна получава от другата хромозома гени за същата черта. Това, което се случи току-що, е важно: създаването на нови генетични комбинации на една хромозома. Това е целта на размножаването по този начин. Животът би бил по-малко стресиращ, ако можехме да се клонираме. Но тогава щяхме да клонираме всичките си лоши генни комбинации и нямаше да можем да се променяме и адаптираме към средата. Спомни си, че един от стълбовете на естествения отбор е разнообразието, а това е основен източник на разнообразие. Какво друго? След като всички четири хроматида са си обменили случайни ДНК сегменти, това значи, че всичките четири хроматиди сега са различни. По-късно в процеса всеки хроматид ще се окаже в отделна полова клетка. Затова всички яйцеклетки от една жена имат малко различен генетичен код. Същото е и при сперматозоидите. Затова брат ми Джон и аз изглеждаме различно, въпреки че сме направени от същата комбинация от ДНК. Заради късмета от генетичната лотария, която се случва при рекомбинацията, аз съм получил тази гъста грива, а на Джон му се е паднал този кофти кафяв мъх. И не забравяй за лудите ми уменията по Assassin's Creed. Разбира се, има винаги една двойка хромозоми, която не преминава през кросинговър или рекомбинация. Това е 23-ата двойка и това са твоите полови хромозоми. Ако си жена, имаш две пасващи си, красиви, напълно развити хромозоми. Те са твоите X-хромозоми. Понеже са еднакви, те могат да минат през кросинговър и рекомбинация. Но ако като мен си мъж, получаваш една от тези X-хромозоми и още една от баща си, която е грозновата, къса, недорасла. В нея няма много генетична информация. През профазата Х не иска да се занимава с малкото Y, защото не са хомоложни. Те не си пасват. И понеже XY двойките на тези хромозоми ще се разделят после на отделни хроматиди, половината от четирите получени клетки ще бъдат X, водещи до женски наследник, и половината ще бъдат Y, водещи до мъжки потомък. Това, което следва, е друг вид забележително постижение при подреждане. Това е метафаза I. Може би си спомняш, че при митозата всички хромозоми се подреждат в редица, задвижвани от моторните протеини. После те се отделят. Но не и тук. При мейозата всяка хромозома се нарежда до хомоложната си, с която вече е обменила някой и друг ген. Хомоложните двойки се издърпват и мигрират към краищата на клетката. Това е анафаза I. Последната фаза от първия рунд, телофаза I, протича почти еднакво като при митозата. Ядрената мембрана се образува, ядърцето се оформя и хромозомите се свиват обратно в хроматин. Появява се гънка между двете нови клетки и двете нови ядра се отдалечават едно от друго. Клетките се разделят при процеса цитокинеза. Буквално клетъчно движение. И това е краят на първи рунд. Сега имаме две хаплоидни клетки, всяка с 23 двойни хромозоми, които са нови, уникални комбинации от първоначалните хромозомни двойки. В тези нови клетки хромозомите са все още дублирани и свързани с центромерите. Те все още изглеждат като X, но си спомни, че целта е да получим четири клетки. Време е за тези продължения. Процесът е същият като при митозата, с изключение на това, че целта не е да копираме двойните хромозоми, а да ги издърпаме в отделни единични хромозоми. Заради това ДНК репликацията не се случва в профаза II. Вместо това, ДНК просто се скупчва отново в хромозоми и инфраструктурата за местенето им, микротубулите, отново са в дейстивие. През метафаза II хромозомите се нареждат в средата на клетката и през анафаза II хроматидите се издърпват в отделни хромозоми. Хромозомите се хроматин, формира се гънката и последното делене на цитокинезата отбелязва края на телофаза II. От една първоначална клетка с 46 хромозоми сега имаме четири нови клетки с 23 отделни хромозоми всяка. Ако това са сперматозоиди, всички получени клетки са с еднаква големина, но всяка има малко различна генетична информация. Половината ще е за правене на момичета, половината за момчета. Ако това е процесът за получаване на яйцеклетка, нещата тук се случват малко по-различно. Резултатът е само една яйцеклетка. Да върнем малко назад към телофаза I. По-голяма част от най-ценното в клетката – цитоплазмата, органелите, се насочва към една от дъщерните клетки, а не към другата. В телофаза II, когато е време да се раздели отново, се случва същото: повече неща отиват към едната клетка. Тази голяма тлъста клетка става яйцеклетка, с повечето от хранителните вещества и цитоплазмата и органелите, които ще ѝ трябват, за да създаде ембрион. Другите три клетки, дребните, се наричат полярни телца. При хората те са тотално безполезни, но при растенията имат функция. При тях тези полярни телца също се оплождат и стават ендосперма. Това е нишестено-белтъчното нещо, което мелим на брашно или пукаме на пуканки. Това са нутриентите, които хранят ембриона на растението, семето. И това е всичко. Вероятно е имало въодушевление, когато започнах да говоря за размножаване, но след това плямпах много време за хаплоидни и диплоидни клетки. Но сега можеш да кажеш, че знаеш повече за чудото на размножаването. Не е точно чудо. Това е наука.