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好吧,今天我要模拟演示有丝分裂,用的是一种简单的
生物做示范。这种生物,我们就用4个染色体,我一会儿就把
另外两个加进来。所以我们这个二倍体细胞会有四个染色体
二倍体是什么意思?单倍体又是什么? 嗯,这么说吧,二倍体的意思就是你的
一条染色体来自父亲,从父亲那里继承的,另一条染色体
是从则来自母亲。我们把这一条叫做1号染色体,因为它是
最长的一条。如果我们再来两条染色体, 这将是1号染色体,而这条
是2号染色体。我们有22个所谓的常染色体,然后我们还有
性染色体。但染色体的命名都是用编号。 1号是最长的,
2号长度为其次,3号再次。 另外还有一些关于染色体的名词你应该知道
这个是着丝粒,染色体各臂以此为中心连接在一起。然后
这里每个珠子代表一个基因。当然我们这里只展示几个基因
但在人类细胞里,每个染色体都有成千上万的基因。所以
一个超简化的模型。如果这真是一个人的染色体, 你想像得到,我的整个演示板
会被这样的染色体给挤满了。 所以这是一个非常简化的模型。那么这里
这一条来自爸爸,这一条来自妈妈,它们就叫做同源染色体
这个词的意思是,它们具有相同的长度,不过它们不一定具有
同样的功能。这怎么讲? 来自爸爸和来自妈妈的1号染色体
长度完全一样,着丝粒位置一样,携带的基因
也处于相同位点。举例来说,这是产生蓝眼睛的基因。这是
另一个产生蓝眼睛的基因。那么你可能会问,既然它们看着
处处等同,为什么又说它们会不一样? 是这样,这里这个可以是隐性
的蓝眼睛基因,而这个可能是一个显性基因。 它不产生蓝色的眼睛。而
这样的等位基因两边各有一个。又比如,这里这个可能是
产生"搭便车拇指",让你的拇指能这样向后弯曲, 而这里,那么"搭便车拇指"在这里
而这个可能是产生正常的拇指。那你就不会有"搭便车拇指"
所以你从妈妈...爸爸和妈妈那里继承的这对染色体就叫同源的
它们从不碰面,除非是在减数分裂时,这个马上会说到。
那么有丝分裂的目的是什么? 有丝分裂的目的是为细胞核制作一个精确的副本。
那么这里的这个圆圈,以这个为界,就算是细胞核,而这些
就是它里面的染色体。那么一个细胞分裂之前会做些什么?
这个细胞会增大,然后它会复制其DNA。 那么我用模型演示一下这个过程
它在复制DNA的时候,会给染色体做一个精确的副本。 这个过程发生在 S 阶段
这个染色体也有一个精确副本。这个也会有一个精确的
副本,这个也会有一个精确的副本。那么这个大概就
像你记忆中的染色体了。等到
S期过后,你就有了一个完成了自我复制的细胞
或是染色体。那么这是一个基因,这边是其中一套
精确副本。换句话说,这一边和这一边是完全一样的。
事实上在这个阶段它们就叫做姐妹染色单体。这是在临近
S期结束的时候
那么S期后会发生什么?
它进入另一个生长期,叫做
G2期。那么
G2期,所有这一切都是
间期。那么处于间期的时候它是什么样,染色体其实在间期
是看不到的。所有的DNA会在细胞内松解开完成操作,这是
它的例行操作,那么染色体的这种样子
在到达前期之前你是看不到的。 好吧。前期会发生什么,所有的DNA将会
凝聚,于是我们能真的看到它。 好了,接下来会发生什么?那么这就是
前期。接下来是中期。中期将要发生的是
这些会,这些小纺锤体会附着到这些上面,他们会排成一列,然后
在中央会合。那么他们会排成这样。这个染色体会排成
这样,这个会排成这样,这个会排成这样。这么排列的原因
是便于纺锤丝跟它们发生附着,然后他们会
从这里移动到这里,从这里到这里。这种附着也会在
在另一侧发生。然后纺锤体会去到细胞核之外,这
我想画出来,但我的屏幕装不下了。 接下来(失误:前期与中期之间核膜消失)
纺锤体从两端抻拉,于是让它们整齐排列成这种
位于正中线上的叫做中期板的结构。这就是中期。
接下来会怎样?接下来就是后期。那么后期要发生的是
这些纺锤体会缩短,把这些给拉向两边。就像
这样。这些也会被拉过来,所有这些都是同时发生的,这些
也会被这样拉过来。于是它们会移动到两侧,然后纺锤体
细丝开始消失。于是我们就有了两个全新的细胞核,
这是一个细胞核,这是另一个细胞核。 现在,如果你看看这两个细胞核里的
染色体,一个是这样,一个是这样,
一个是这样,一个是这样。它们是完全相同的。换句话说
我们得到两个全新的细胞核, 每一个里面都有一套相同的DNA副本
而这就是有丝分裂的目的。 有丝分裂的目的就让细胞精确地分成两个
子细胞。好了,现在我用几秒钟清理一下这些,然后
我们说一下这跟减数分裂有什么不同。 有丝分裂的结果是产生两个细胞核
而这两个细胞核是完全相同的,那么现在我们看看减数分裂
会发生什么。减数分裂的目的不是复制相同的细胞, 而是产生不同的细胞。
产生基因学上不同的细胞。 那么它是如何开始的?它开始的步骤是一样的
它给自己做一个副本,然后要经历一个成长阶段,
所以细胞体积会增大,然后它会复制自己的DNA,就像这样
复制DNA,这样,这样,这样。这是在
间期结束的时候。 于是细胞长大,它复制了自己的DNA,然后它再次
长大。但是从这里开始事情有所不同。那么减数分裂
会有两次分裂。第一次分裂期间发生的是两边的同源染色体
会走到一起,形成了这种叫做四分体的结构。 那么这个同源染色体
合在一起,这个同源染色体在一起。 换句话说,你从爸爸那里得到的染色体,
和你从你妈妈那里得到的染色体实际上会走到一起,然后会
像这样互相缠绕。他们沿中线排成一列,这就是中期 I 期
然后它们将要,实际上在前期阶段,这事发生得比这要早一点
总之接下来发生的是,他们互相缠绕得如此之紧密,以至于
其中一条的某些片断,与另一条的发生互换。 这一条的一些片段会
与另一条的片段发生互换。 所以在前期 I 期,他们会互换某些片断
比如这里这个,它可以从这里脱离, 这个小基因,它可以跟那边的
另一个基因互换位置。就是这样的互换。 这样就产生了(生物的)多样性
这就是前期 I 期。我们交叉互换了染色体的一些片段
下一步,也就是中期,会有另一个重要的事情发生。这个会排列成
这个样子,也可能会排列成这个样子。这个可能会排列这样
也可能排列这样。这就叫做自由组合律。我们一边说一边
把这个染色体给松开。换句话说,它们排列到了哪一边
就会被拉向不同的方向。那么为什么说这很重要?
我们假设这里这个就是导致基因亨廷顿氏病的基因。亨廷顿氏病
意味着你只能活到40岁。如果它照这样排列
然后进入这里的这个精子或卵子, 那么你会患亨廷顿氏病。而如果它
排列在这边,你就没事。这个局面如果旁氏表画出来,你就会
得出那个50/50对分的遗传概率。 这就叫做自由组合律。好,那么下一步是什么
我们它们每一个都接上一个纺锤体。于是这里有一个
这里有一个纺锤体,这里有一个纺锤体。这个纺锤体会
长后期 I 期把它们拉开。这些也会被分开
这些会给拉到边上。接下来发生的就是, 这里形成了两个新的细胞核。
我就这么来表示一下。好,我们有了两个新的细胞核。 接下来会发生什么
接下来不会再有一个前期了。没有前期了,那么会发生什么
下一步它们其实会再次排列成一行。 那么它们在中间会合,这些也在中间
像这样会合,然后它们直接分成两半,这一半
来这边,这一半来这边。这一半来这边,这一半来这边。
这边也是一样。这些会拆分到边上,这些也会
拆分到一边。看看这是什么? 我们现在造出了四个细胞。这是一个细胞,
这是一个细胞,这是一个细胞,这是一个细胞。 所以说,减数分裂产生的是
四个细胞核。它与有丝分裂不同的地方是,它把染色体的数量
减少了,每一个(细胞核)里面有两个(染色体), 而且各不相同
你看一下在这些细胞核里的色彩组合,每一个都不一样
它们会变成什么?在男性,这四个都会成为精子。就是说
这四个都游离出去变成一个精子。但在卵细胞,情况有点不同
我得把这些暂时放回来。 对于卵细胞,这里面的一个会被选中,我们
就假设是这一个。这一个成为赢家。而所有其他的就会形成
一些所谓的极体。换句话说,它们将得不到采用。而原因
在于,卵细胞还有很多其他结构,它会有
那些线粒体,在细胞核外面,还有所有的那些内质网
然后是高尔基体。所有的这些细胞部件
所以对于卵细胞,你只能选一个来构成细胞核
这就是那个赢家,就这么称呼它吧。 那么在生命周期里,接下来会发生什么?
生命周期的下一步,我们假设这是从不同的卵细胞来的
这个精子让这个卵细胞受精。那么这个精子让这个卵细胞
受精。这产生一个崭新的 2n = 4
受精卵,就是合子(Zygote)。 那么接下来会怎样,现在好了,我们已经有了
从爸爸那里得来的1号染色体。 还有从妈妈那里得来的 1号染色体。这个 2号染色体
来自爸爸,这个2号染色体来自妈妈。 于是我们得到一个全新的卵细胞。
一个卵细胞怎么能变成一个全新的生物? 这一段会给自己做一个
精确的副本。这一段也会给自己做一个精确的副本, 然后进行有丝分裂
那么有丝分裂是用来产生细胞的精确副本。而减数分裂
是用来产生四个遗传性状各不相同的细胞。好了,我希望这
对你有帮助。