چرخه سلولی. اینترفاز

میوزروشی برای تقسیم سلولی در یوکاریوت ها است که سلول های هاپلوئید تولید می کند. این از میوز به میتوز که سلول های دیپلوئیدی تولید می کند متفاوت است.

علاوه بر این، میوز در دو تقسیم متوالی رخ می دهد که به ترتیب تقسیم اول (میوز I) و دوم (میوز II) نامیده می شود. در حال حاضر پس از اولین تقسیم، سلول ها حاوی یک مجموعه کروموزوم منفرد، یعنی هاپلوئید هستند. بنابراین، تقسیم اول اغلب نامیده می شود تقلیل گر. اگرچه گاهی اوقات اصطلاح "تقسیم کاهش" در رابطه با کل میوز استفاده می شود.

تقسیم دوم نامیده می شود معادله ایو مکانیسم وقوع آن شبیه میتوز است. در میوز II، کروماتیدهای خواهر به سمت قطب های سلولی حرکت می کنند.

میوز، مانند میتوز، در اینترفاز با سنتز DNA - همانندسازی قبل از آن انجام می شود، پس از آن هر کروموزوم قبلاً از دو کروماتید تشکیل شده است که کروماتیدهای خواهر نامیده می شوند. هیچ سنتز DNA بین بخش اول و دوم وجود ندارد.

اگر در نتیجه میتوز دو سلول تشکیل شود، سپس در نتیجه میوز - 4. با این حال، اگر بدن تخمک تولید کند، تنها یک سلول باقی می‌ماند که در خود مواد مغذی غلیظی دارد.

مقدار DNA قبل از اولین تقسیم معمولاً 2n 4c نشان داده می شود. در اینجا n نشان دهنده کروموزوم ها، c - کروماتیدها است. این بدان معنی است که هر کروموزوم دارای یک جفت همولوگ (2n) است، در حالی که در همان زمان هر کروموزوم از دو کروماتید تشکیل شده است. با در نظر گرفتن وجود یک کروموزوم همولوگ، چهار کروماتید به دست می آید (4c).

پس از تقسیم اول و قبل از تقسیم دوم، مقدار DNA در هر یک از دو سلول دختر به 1n 2c کاهش می یابد. یعنی کروموزوم های همولوگ در سلول های مختلف پراکنده می شوند، اما همچنان از دو کروماتید تشکیل شده اند.

پس از تقسیم دوم، چهار سلول با مجموعه ای از 1n 1c تشکیل می شود، یعنی هر کدام شامل تنها یک کروموزوم از یک جفت کروموزوم همولوگ است و فقط از یک کروماتید تشکیل شده است.

در زیر شرح مفصلی از تقسیمات میوز اول و دوم ارائه شده است. تعیین فازها مانند میتوز است: پروفاز، متافاز، آنافاز، تلوفاز. با این حال، فرآیندهای رخ داده در این مراحل، به ویژه در پروفاز I، تا حدودی متفاوت است.

میوز I

پروفاز I

این معمولا طولانی ترین و پیچیده ترین مرحله میوز است. خیلی بیشتر از زمان میتوز طول می کشد. این به دلیل این واقعیت است که در این زمان کروموزوم های همولوگ به هم نزدیک می شوند و بخش های DNA را مبادله می کنند (کونژوگه و تلاقی روی می دهد).

صرف- فرآیند پیوند کروموزوم های همولوگ. عبور از روی- تبادل نواحی یکسان بین کروموزوم های همولوگ. کروماتیدهای غیر خواهر کروموزوم های همولوگ می توانند بخش های معادل را مبادله کنند. در مکان هایی که چنین تبادلی رخ می دهد، به اصطلاح کیاسما.

کروموزوم های همولوگ جفتی نامیده می شوند دو ظرفیتی، یا نوت بوک ها. این اتصال تا آنافاز I ادامه دارد و توسط سانترومرهای بین کروماتیدهای خواهر و کیاسماتا بین کروماتیدهای غیر خواهر تضمین می شود.

در پروفاز، مارپیچ شدن کروموزوم ها اتفاق می افتد، به طوری که در پایان فاز، کروموزوم ها شکل و اندازه مشخصه خود را به دست می آورند.

در مراحل بعدی پروفاز I، پوشش هسته ای به وزیکول ها متلاشی می شود و هسته ها ناپدید می شوند. دوک میوز شروع به تشکیل می کند. سه نوع میکروتوبول دوکی تشکیل می شود. برخی به کینتوکورها متصل می شوند، برخی دیگر - به لوله هایی که از قطب مخالف رشد می کنند (ساختار به عنوان فاصله دهنده عمل می کند). برخی دیگر ساختاری ستاره ای تشکیل می دهند و به اسکلت غشایی متصل می شوند و به عنوان تکیه گاه عمل می کنند.

سانتروزوم های دارای سانتریول به سمت قطب ها واگرا می شوند. میکروتوبول ها به ناحیه هسته قبلی نفوذ کرده و به کینتوکورهای واقع در ناحیه سانترومر کروموزوم ها متصل می شوند. در این حالت، کینتوکورهای کروماتیدهای خواهر ادغام می شوند و به عنوان یک واحد عمل می کنند که به کروماتیدهای یک کروموزوم اجازه می دهد از هم جدا نشوند و متعاقباً با هم به سمت یکی از قطب های سلول حرکت کنند.

متافاز I

دوک شکافت در نهایت تشکیل می شود. جفت کروموزوم های همولوگ در صفحه استوایی قرار دارند. آنها در امتداد استوای سلول در مقابل یکدیگر قرار می گیرند به طوری که صفحه استوایی بین جفت کروموزوم های همولوگ قرار می گیرد.

آنافاز I

کروموزوم های همولوگ جدا شده و به قطب های مختلف سلول حرکت می کنند. به دلیل تلاقی که در طول پروفاز رخ داد، کروماتیدهای آنها دیگر با یکدیگر یکسان نیستند.

تلوفاز I

هسته ها بازیابی می شوند. کروموزوم ها به کروماتین نازک تبدیل می شوند. سلول به دو قسمت تقسیم می شود. در حیوانات، هجوم غشا. گیاهان یک دیواره سلولی را تشکیل می دهند.

میوز II

فاز میانی بین دو تقسیم میوز نامیده می شود interkinesis، خیلی کوتاه است. برخلاف اینترفاز، تکثیر DNA اتفاق نمی افتد. در واقع، قبلاً دو برابر شده است، فقط هر یک از دو سلول حاوی یکی از کروموزوم های همولوگ است. میوز II به طور همزمان در دو سلول تشکیل شده پس از میوز I رخ می دهد. نمودار زیر تقسیم تنها یک سلول از دو را نشان می دهد.

پروفاز دوم

کوتاه. هسته ها و هسته ها دوباره ناپدید می شوند و کروماتیدها مارپیچ می شوند. دوک شروع به شکل گیری می کند.

متافاز II

هر کروموزوم متشکل از دو کروماتید به دو رشته دوکی متصل است. یک نخ از یک قطب، دیگری از قطب دیگر. سانترومرها از دو کینتوکور مجزا تشکیل شده اند. صفحه متافاز در صفحه ای عمود بر استوای متافاز I تشکیل می شود. یعنی اگر سلول والد در میوز من تقسیم شود، اکنون دو سلول در عرض تقسیم می شوند.

آنافاز II

پروتئینی که به کروماتیدهای خواهر متصل می شود جدا می شود و آنها به قطب های مختلف حرکت می کنند. اکنون کروماتیدهای خواهر، کروموزوم خواهر نامیده می شوند.

تلوفاز II

مشابه تلوفاز I. ناسپیر شدن کروموزوم رخ می دهد، دوک ناپدید می شود، هسته ها و هسته ها تشکیل می شوند و سیتوکینز رخ می دهد.

معنی میوز

در یک ارگانیسم چند سلولی، تنها سلول های جنسی بر اساس میوز تقسیم می شوند. بنابراین، اهمیت اصلی میوز است امنیتسازوکارآتولید مثل جنسی،که در آن تعداد کروموزوم های یک گونه ثابت می ماند.

معنای دیگر میوز، ترکیب مجدد اطلاعات ژنتیکی است که در پروفاز I، یعنی تنوع ترکیبی رخ می دهد. ترکیبات جدیدی از آلل ها در دو مورد ایجاد می شود. 1. هنگامی که کراس اوور رخ می دهد، یعنی کروماتیدهای غیر خواهر کروموزوم های همولوگ بخش هایی را مبادله می کنند. 2. با واگرایی مستقل کروموزوم ها به قطب ها در هر دو تقسیم میوز. به عبارت دیگر، هر کروموزوم می تواند در یک سلول در هر ترکیبی با کروموزوم های دیگر که همولوگ با آن نیستند ظاهر شود.

در حال حاضر پس از میوز I، سلول ها حاوی اطلاعات ژنتیکی متفاوتی هستند. پس از تقسیم دوم، هر چهار سلول با یکدیگر متفاوت هستند. این یک تفاوت مهم بین میوز و میتوز است که سلول های ژنتیکی یکسانی را تولید می کند.

تلاقی و واگرایی تصادفی کروموزوم ها و کروماتیدها در آنافازهای I و II باعث ایجاد ترکیبات جدیدی از ژن ها می شود. یکی هستنداز علل تنوع ارثی موجودات، که به لطف آن تکامل موجودات زنده امکان پذیر است.

تمام ساختارهای سلولی موجودات زنده معمولاً چندین مرحله اصلی رشد را طی می کنند. هر سلول در طول وجود خود معمولاً مرحله تولید مثل یا تقسیم را طی می کند. می تواند مستقیم، غیر مستقیم یا تقلیل کننده باشد. تقسیم یک مرحله طبیعی از زندگی واحدهای ساختاری موجودات مختلف است که وجود طبیعی، رشد و تولید مثل همه موجودات زنده روی کره زمین را تضمین می کند. به لطف تولید مثل سلولی در بدن انسان است که نوسازی بافت، بازیابی یکپارچگی اپیتلیوم یا درم آسیب دیده، به ارث بردن داده های ژنتیکی، لقاح، جنین زایی و بسیاری از فرآیندهای مهم دیگر امکان پذیر است.

دو نوع اصلی تولید مثل واحدهای ساختاری در بدن موجودات چند سلولی وجود دارد: میتوز و میوز. هر یک از این روش های تولید مثل دارای ویژگی های مشخصه ای است.

توجه!تقسیم سلولی نیز با تقسیم ساده به دو - آمیتوز متمایز می شود. در بدن انسان، این فرآیند در ساختارهای غیرعادی تغییر یافته مانند تومورها رخ می دهد.

میتوز تقسیم رویشی سلول ها با یک هسته است که رایج ترین فرآیند تولید مثل است. این روش تولید مثل غیرمستقیم یا شبیه‌سازی نیز نامیده می‌شود، زیرا جفت ساختارهای دختری که در طی آن تشکیل شده‌اند کاملاً مشابه مادر هستند. با کمک شبیه سازی، واحدهای ساختاری جسمانی بدن انسان بازتولید می شوند.

توجه!هدف تقسیم رویشی تشکیل سلول های کاملاً یکسان از نسلی به نسل دیگر است. تمام سلول های بدن انسان، به جز سلول های تولید مثلی، به روشی مشابه تکثیر می شوند.

شبیه سازی اساس انتوژنز را تشکیل می دهد، یعنی رشد یک موجود زنده از زمان لقاح تا لحظه مرگ. تقسیم میتوز برای عملکرد طبیعی اندام ها و سیستم های مختلف و تشکیل و حفظ برخی ویژگی های انسانی از بدو تولد تا مرگ در سطح مورفولوژیکی و بیوشیمیایی ضروری است. مدت زمان این روش تولید مثل سلولی به طور متوسط ​​حدود 1-2 ساعت است.

دوره میتوز به چهار مرحله اصلی تقسیم می شود:

در نتیجه شبیه سازی، دو سلول دختر از یک سلول مادر تشکیل می شود که دارای مجموعه ای کاملا مشابه از کروموزوم ها هستند و تمام ویژگی های کمی و کیفی سلول اصلی را حفظ می کنند. در بدن انسان، به دلیل میتوز، تجدید بافت دائمی رخ می دهد.

توجه!روند طبیعی فرآیندهای میتوزی با تنظیم عصبی-هومورال، یعنی عملکرد مشترک سیستم عصبی و غدد درون ریز تضمین می شود.

ویژگی های تقسیم جریان کاهش

تقسیم میوز فرآیندی است که منجر به تشکیل واحدهای ساختاری تولید مثل - گامت ها می شود. با این روش تولید مثل، چهار سلول دختر تشکیل می شود که هر کدام دارای 23 کروموزوم هستند. از آنجایی که گامت های تشکیل شده در نتیجه این روش دارای مجموعه کروموزومی ناقص هستند، به آن کاهش می گویند. در انسان، در طول گامتوژنز، تشکیل دو نوع واحد ساختاری امکان پذیر است:

• اسپرم از اسپرماتوگونیا؛
• تخمک در فولیکول ها

مشخصات

از آنجایی که هر گامت به دست آمده دارای یک مجموعه کروموزوم است، هنگام ادغام با یک سلول تولید مثلی دیگر، مواد ژنتیکی مبادله می شود و جنینی تشکیل می شود که یک مجموعه کروموزوم کامل دریافت می کند. از طریق میوز است که تنوع ترکیبی تضمین می شود - این فرآیندی است که منجر به تشکیل لیست عظیمی از ژنوتیپ های مختلف می شود و جنین صفات مختلفی از مادر و پدر را به ارث می برد.

در فرآیند تشکیل ساختارهای هاپلوئید، چهار مرحله فوق الذکر مشخصه میتوز نیز باید متمایز شوند. تفاوت اصلی بین تقسیم کاهش این است که این مراحل دو بار تکرار می شوند.

توجه!تلوفاز اول با تشکیل دو سلول با مجموعه ژنتیکی کامل از 46 کروموزوم به پایان می رسد. سپس تقسیم دوم شروع می شود که به دلیل آن چهار سلول تولید مثلی تشکیل می شود که هر کدام دارای 23 کروموزوم است.

در طول تقسیم میوز، مرحله اول بیشتر طول می کشد. در این مرحله، ادغام کروموزوم ها و فرآیند تبادل داده های ژنتیکی اتفاق می افتد. متافاز به همان روشی که در طول میتوز انجام می شود، اما با مجموعه ای از داده های ارثی پیش می رود. در طول آنافاز، سانترومرها تقسیم نمی شوند و کروموزوم های هاپلوئید به سمت قطب ها حرکت می کنند.

دوره بین دو تقسیم، یعنی اینترفاز، بسیار کوتاه است، اسید دئوکسی ریبونوکلئیک در این مدت تولید نمی شود. بنابراین، سلول های حاصل از تلوفاز دوم حاوی یک هاپلوئید، یعنی مجموعه ای از کروموزوم ها هستند. مجموعه دیپلوئید زمانی بازسازی می شود که دو سلول تولیدمثلی در طول سنگامی ادغام شوند. این فرآیند به هم پیوستن گامت های نر و ماده است که در نتیجه میوز ایجاد می شود. در نتیجه تقسیم کاهش، یک زیگوت تشکیل می شود که دارای 46 کروموزوم و مجموعه ای کامل از اطلاعات ارثی است که از هر دو والدین دریافت می شود.

در طول ادغام گامت ها، می توان انواع مختلفی از هر ویژگی را تشکیل داد. از طریق میوز است که کودکان، به عنوان مثال، رنگ چشم یکی از والدین خود را به ارث می برند. به دلیل ناقل مغلوب هر ژن، انتقال خصوصیات از طریق یک یا چند نسل امکان پذیر است.

توجه!صفات غالب غالب هستند و معمولاً در نسل اول فرزندان ظاهر می شوند. مغلوب - پنهان یا به تدریج در افراد نسل های بعدی ناپدید می شود.

نقش تقسیم میتوزی:

1. ثابت نگه داشتن تعداد کروموزوم ها. اگر سلول های به دست آمده دارای مجموعه کاملی از کروموزوم ها باشند، در جنین پس از لقاح تعداد آنها دو برابر می شود.
2. به لطف تقسیم میوز، سلول های تولید مثلی با مجموعه های مختلف اطلاعات ارثی تشکیل می شوند.
3. ترکیب مجدد اطلاعات ارثی
4. تضمین تنوع موجودات

ویژگی های مقایسه ای

روش تولید مثل	شبیه سازی	گامتوژنز
انواع سلول ها	جسمی	تولید مثلی
تعداد بخش ها	یکی	دو
در نهایت چند واحد ساختاری دختر تشکیل می شود؟	2	4
محتوای اطلاعات ارثی در سلول های دختر	تغییر نمی کند	تغییرات
صرف	معمولی نیست
	معمولی نیست	در طول تقسیم اول مشخص شد

تفاوت بین شبیه سازی و تقسیم کاهش

شبیه‌سازی و تکثیر سلولی فرآیندهای کاملاً مشابهی هستند. تقسیم میوز شامل مراحل مشابه تقسیم میتوز است، اما مدت زمان آنها و فرآیندهای رخ داده در مراحل مختلف آن تفاوت های قابل توجهی دارند.

ویدئو - میتوز و میوز

تفاوت در روند تقسیم جنسی و غیرجنسی

سلول های حاصل از تقسیم میتوزی و گامتوژنز بارهای عملکردی متفاوتی را حمل می کنند. به همین دلیل است که در طول میوز برخی از ویژگی های جریان ذکر شده است:

1. در مرحله اول تقسیم کاهش، صیغه و عبور ذکر شده است. این فرآیندها برای تبادل متقابل اطلاعات ژنتیکی ضروری هستند.
2. در طول آنافاز، جداسازی کروموزوم های مشابه مشاهده می شود.
3. در دوره بین دو چرخه تقسیم، تکرار مجدد مولکولهای اسید دئوکسی ریبونوکلئیک اتفاق نمی افتد.

توجه!کونژوگاسیون حالت همگرایی تدریجی کروموزوم های همولوگ، یعنی مشابه، با یکدیگر و تشکیل جفت های بعدی است. کراس اور انتقال بخش های خاصی از یک کروموزوم به کروموزوم دیگر است.

مرحله دوم گامتوژنز دقیقاً مانند میتوز پیش می رود.

تفاوت های مشخصه در نتایج فرآیند تقسیم:

1. نتیجه کلونینگ تشکیل دو واحد ساختاری و نتیجه تقسیم کاهشی چهار واحد است.
2. با کمک شبیه سازی، واحدهای ساختاری جسمانی که بافت های مختلف بدن را تشکیل می دهند، تقسیم می شوند. در نتیجه میوز، تنها سلول های تولید مثلی تشکیل می شوند: تخمک و اسپرم.
3. شبیه سازی منجر به تشکیل واحدهای ساختاری کاملاً یکسان می شود و در طی تقسیم میوز توزیع مجدد داده های ژنتیکی رخ می دهد.
4. در نتیجه تقسیم کاهشی، مقدار اطلاعات ارثی در سلول های تولید مثلی تا 50 درصد کاهش می یابد. این امر باعث می شود تا متعاقباً داده های ژنتیکی سلول های مادر و پدر در طول لقاح ادغام شوند.

شبیه سازی و تقسیم کاهش، مهمترین فرآیندهایی هستند که عملکرد طبیعی بدن را تضمین می کنند. سلول‌های دختری که در نتیجه شبیه‌سازی شکل می‌گیرند، در همه چیز، از جمله در سطح اسید دئوکسی ریبونوکلئیک، مشابه اصلی هستند. این اجازه می دهد تا مجموعه کروموزوم بدون تغییر از یک نسل سلول به نسل دیگر منتقل شود. میتوز زمینه ساز رشد طبیعی بافت است. اهمیت بیولوژیکی تقسیم کاهشی در حفظ تعداد معینی از کروموزوم ها در موجوداتی است که تولیدمثل آنها از طریق جنسی انجام می شود. در عین حال، تقسیم میوز امکان تجلی مهمترین کیفیت موجودات چند سلولی مختلف - تنوع ترکیبی را فراهم می کند. به لطف آن، می توان ویژگی های مختلف پدر و مادر را به فرزندان منتقل کرد.

در طی تولید مثل جنسی، یک ارگانیسم دختر در نتیجه ادغام دو سلول جنسی ایجاد می شود. گامت ها) و رشد بعدی از یک تخمک بارور شده - زیگوت ها

سلول های تولید مثلی والدین دارای یک مجموعه هاپلوئید هستند ( nکروموزوم ها، و در یک زیگوت، وقتی دو مجموعه از این قبیل با هم ترکیب شوند، تعداد کروموزوم ها دیپلوئید می شود (2). n): هر جفت کروموزوم همولوگ شامل یک کروموزوم پدری و یک کروموزوم مادری است.

سلول های هاپلوئید از دیپلوئید در نتیجه یک تقسیم سلولی خاص - میوز تشکیل می شوند.

میوز - نوعی میتوز که در نتیجه آن از سلول های سوماتیک دیپلوئید (2p) یکسان استگامت های هاپلوئید تشکیل می شوند (1n). در طی لقاح، هسته‌های گامت با هم ترکیب می‌شوند و مجموعه دیپلوئیدی کروموزوم‌ها بازسازی می‌شوند. بنابراین، میوز تضمین می کند که مجموعه کروموزوم ها و مقدار DNA برای هر گونه ثابت بماند.

میوز یک فرآیند پیوسته است که از دو بخش متوالی به نام‌های میوز I و میوز II تشکیل شده است. در هر تقسیم، پروفاز، متافاز، آنافاز و تلوفاز متمایز می شوند. در نتیجه میوز I، تعداد کروموزوم ها نصف می شود. تقسیم کاهش):در طول میوز II، هاپلوئیدی سلول حفظ می شود (تقسیم معادله).سلول هایی که وارد میوز می شوند حاوی اطلاعات ژنتیکی 2n2xp هستند (شکل 1).

در پروفاز میوز I، مارپیچی شدن تدریجی کروماتین برای تشکیل کروموزوم ها اتفاق می افتد. کروموزوم های همولوگ به هم می رسند و ساختار مشترکی را تشکیل می دهند که از دو کروموزوم (دو ظرفیتی) و چهار کروماتید (تتراد) تشکیل شده است. تماس دو کروموزوم همولوگ در تمام طول را کنژوگاسیون می گویند. سپس نیروهای دافعه بین کروموزوم‌های همولوگ ظاهر می‌شوند و کروموزوم‌ها ابتدا در سانترومرها از هم جدا می‌شوند و در بازوها به هم متصل می‌مانند و decussmats (chiasmata) را تشکیل می‌دهند. واگرایی کروماتیدها به تدریج افزایش می‌یابد و کراس‌ها به سمت انتهای خود حرکت می‌کنند. در طول فرآیند کونژوگاسیون، تبادل بخش‌ها می‌تواند بین برخی از کروماتیدهای کروموزوم‌های همولوگ رخ دهد - عبور از یکدیگر، که منجر به ترکیب مجدد مواد ژنتیکی می‌شود. در پایان پروفاز، پوشش هسته و هسته حل می شود و یک دوک آکروماتیک تشکیل می شود. محتوای مواد ژنتیکی ثابت می ماند (2n2хр).

در متافازدر میوز I، کروموزوم های دو ظرفیتی در صفحه استوایی سلول قرار دارند. در این لحظه مارپیچی شدن آنها به حداکثر خود می رسد. محتوای مواد ژنتیکی تغییر نمی کند (2n2xr).

در آنافازکروموزوم های همولوگ میوز I، متشکل از دو کروماتید، در نهایت از یکدیگر دور شده و به قطب های سلول واگرا می شوند. در نتیجه، از هر جفت کروموزوم همولوگ، تنها یکی وارد سلول دختر می شود - تعداد کروموزوم ها نصف می شود (کاهش رخ می دهد). محتوای ماده ژنتیکی در هر قطب 1n2xp می شود.

در تلوفازهسته ها تشکیل می شوند و سیتوپلاسم تقسیم می شود - دو سلول دختر تشکیل می شود. سلول های دختر شامل مجموعه ای از کروموزوم هاپلوئید هستند، هر کروموزوم حاوی دو کروماتید (1n2хр) است.

اینترکینزیس- فاصله کوتاهی بین تقسیمات میوز اول و دوم. در این زمان تکثیر DNA اتفاق نمی افتد و دو سلول دختر به سرعت وارد میوز II می شوند که به صورت میتوز پیش می رود.

برنج. 1. نمودار میوز (یک جفت کروموزوم همولوگ نشان داده شده است). میوز I: 1، 2، 3. 4. 5 - پروفاز. 6 - متافاز; 7 - آنافاز; 8 - تلوفاز; 9 - اینترکینزیس. میوز II; 10 - متافاز; II - آنافاز؛ 12 - سلول های دختر.

در پروفازدر میوز II، فرآیندهای مشابه در پروفاز میتوز رخ می دهد. در متافاز، کروموزوم ها در صفحه استوایی قرار دارند. هیچ تغییری در محتوای مواد ژنتیکی (1n2хр) وجود ندارد. در آنافاز میوز II، کروماتیدهای هر کروموزوم به سمت قطب های مخالف سلول حرکت می کنند و محتوای مواد ژنتیکی در هر قطب تبدیل به lnlxp می شود. در تلوفاز، 4 سلول هاپلوئید (lnlxp) تشکیل می شود.

بنابراین، در نتیجه میوز، 4 سلول با یک مجموعه کروموزوم هاپلوئید از یک سلول مادر دیپلوئید تشکیل می شود. علاوه بر این، در پروفاز میوز I، نوترکیبی مواد ژنتیکی (تقاطع) رخ می دهد و در آنافاز I و II، کروموزوم ها و کروماتیدها به طور تصادفی به یک یا قطب دیگر حرکت می کنند. این فرآیندها علت تنوع ترکیبی هستند.

اهمیت بیولوژیکی میوز:

1) مرحله اصلی گامتوژنز است.

2) انتقال اطلاعات ژنتیکی از ارگانیسم به ارگانیسم در طول تولید مثل جنسی را تضمین می کند.

3) سلول های دختر از نظر ژنتیکی با مادر و یکدیگر یکسان نیستند.

همچنین، اهمیت بیولوژیکی میوز در این واقعیت نهفته است که کاهش تعداد کروموزوم ها در طول تشکیل سلول های زایا ضروری است، زیرا در هنگام لقاح هسته های گامت ها با هم ترکیب می شوند. اگر این کاهش رخ نمی داد، در زیگوت (و بنابراین در تمام سلول های ارگانیسم دختر) دو برابر کروموزوم وجود داشت. با این حال، این با قانون تعداد ثابت کروموزوم ها در تضاد است. به لطف میوز، سلول های جنسی هاپلوئید هستند و پس از لقاح، مجموعه دیپلوئیدی کروموزوم ها در زیگوت بازسازی می شوند (شکل 2 و 3).

برنج. 2. طرح گامتوژنز: - اسپرم زایی؛ ? - تخمک زایی

برنج. 3.نمودار مکانیسم حفظ مجموعه دیپلوئید کروموزوم ها در طول تولید مثل جنسی را نشان می دهد.

دو نوع تقسیم سلولی از دیرباز شناخته شده است: تقسیم میتوزی و تقسیم کاهشی. اولین مورد نیز میتوز نامیده می شود و دومی میوز است. روش اول، میتوز، تمام سلول ها را تقسیم می کند، روش دوم - فقط سلول های جنسی.

اول، در مورد میتوز. قبل از آن دو برابر شدن مولکول های حامل اطلاعات ارثی انجام می شود.

مولکول های DNA، که حاوی کد ژنتیکی هستند، در هسته سلول، در رشته های طولانی خاص - کروموزوم ها قرار دارند. هر گونه از جانوران و گیاهان دارای تعداد مشخصی از کروموزوم ها هستند. معمولاً چندین ده مورد از آنها وجود دارد. برای مثال در انسان 46 ( تا سال 1956 تصور می‌شد که 48 عدد از آنها در سلول‌های انسان وجود دارد، اما در سال 1956، ژنتیک‌دانان Tzhio و Levan به طور دقیق ثابت کردند که انسان دارای 46 کروموزوم است نه 48.). و یکی از کرم ها فقط دو تا دارد. برخی از خرچنگ ها 200 کروموزوم دارند. اما رکورد توسط رادیولارهای میکروسکوپی شکسته شد: یکی از آنها 1600 کروموزوم دارد!

وقتی مولکول های DNA دو برابر می شوند، کروموزوم ها نیز دو برابر می شوند. هر کدام یک دوتایی در تصویر خود می سازد. این بدان معنی است که برای مدتی دو برابر بیشتر از حد معمول کروموزوم در سلول های ما وجود دارد.

بین دو تقسیم، در به اصطلاح اینترفاز، کروموزوم ها در زیر میکروسکوپ معمولی قابل مشاهده نیستند. انگار اصلا وجود ندارند. در الکترونیک، می توانید ببینید که آنها هنوز آنجا هستند، جایی نرفته اند، اما آنقدر نازک هستند که بدون بزرگنمایی بسیار قوی قابل توجه نیستند. آنها می گویند که در این مرحله از فعالیت خود، کروموزوم ها ظاهری مانند "برس های لامپ" دارند. در واقع، آنها کمی شبیه برس هایی هستند که زمانی برای تمیز کردن شیشه لامپ های نفت سفید استفاده می شد.

در ده تا بیست ساعت استراحت نسبی بین دو تقسیم، کروموزوم ها باید زمان داشته باشند تا دوتایی خود را با یک کپی کامل از تمام ژن هایی که در خود دارند، همه مولکول های DNA سنتز کنند.

به محض آماده شدن دوقلوها، رشته های کروموزومی بلند (اصل و کپی های آنها) شروع به تا شدن به شکل مارپیچ های محکم می کنند. و آنها به مارپیچ های مرتبه دوم می پیچند. معنای این پیچ و تاب کاملاً روشن است. تا به حال، کروموزوم ها در یک توپ درهم قرار داشتند و کشش آنها به قطب های مختلف سلول احتمالاً آسان نبود. اکنون، هر کروموزوم یک مارپیچ است که به شکل یک مارپیچ پیچیده شده است - یک "توشه" بسیار فشرده که حمل و نقل آن آسان است.

تمام DNA یک سلول انسانی که در یک رشته کشیده شده است، تقریباً یک متر طول دارد و این رشته که به صورت یک مارپیچ دوتایی تا شده است، در 46 کروموزوم قرار می گیرد که طول هر کدام تنها چند میکرون است.

بنابراین، قبل از تقسیم، کروموزوم ها خود را به "بسته های" فشرده بسته بندی می کنند. در این نقطه، که در تقسیم سلولی پروفاز نامیده می شود، پوشش هسته ای حل می شود و سانتریول هایی که قبلاً برای ما شناخته شده اند یا. سانتروزوم ها به قطب های مخالف سلول واگرا می شوند. رشته های به اصطلاح دستگاه میتوزی یا دوک، هر کروموزوم را به یکی از قطب ها متصل می کند.

سپس کروموزوم ها به صورت جفت (اصل در کنار کپی آن) در امتداد خط استوای سلول قرار می گیرند، مانند رقصندگان در یک توپ. این مرحله از تقسیم را متافاز می نامند.

سپس هر یک از کروموزوم های جفت شده به سمت قطب خود می روند. شرکا برای همیشه از هم جدا می شوند، زیرا به زودی پارتیشن سلول قدیمی را در امتداد استوا به دو سلول جدید تقسیم می کند. تصور این است که سانتریول ها مانند عروسک های خیمه شب بازی، کروموزوم ها را با رشته هایی به سمت خود می کشند.

و در واقع، کروموزوم‌ها ظاهری دارند که هر جسم انعطاف‌پذیر وقتی از درون مایعی توسط نخ کشیده می‌شود، دارد.

مکانی که توسط آن کشیده می شود همیشه برای هر کروموزوم یکسان است. به آن کینتوکور یا سانترومر می گویند. جایی که کینتوکور روی کروموزوم قرار دارد اغلب شکل آن را تعیین می کند. اگر kinetochore در وسط باشد، کروموزوم، هنگامی که در طول میتوز توسط یک نخ کشیده می شود، به نصف خم می شود و شبیه به عدد لاتین "پنج" (V) می شود. اگر کینتوکور در انتهای کروموزوم باشد، به روش حرف لاتین "iot" (J) خم می شود.

زمانی تصور می‌شد که رشته‌های دستگاه میتوز نوعی ریل است که کروموزوم‌ها در امتداد آن به سمت قطب‌ها می‌چرخند. سپس آنها تصمیم گرفتند که آنها بیشتر شبیه نوارهای الاستیک نازک هستند، ماهیچه های مینیاتوری که هنگام انقباض، بار کروموزومی خود را به سمت قطب ها می کشند. اما پس از انقباض، نخ ها ضخیم تر می شوند و "وزن خود را کم می کنند"، طولانی تر می شوند. با این حال، این اتفاق نمی افتد. با کوتاه شدن و بلند شدن، نه ضخیم تر و نه نازک تر می شوند.

ظاهراً مکانیک دوک سلولی متفاوت است. شاید، برخی از دانشمندان فکر می کنند، رشته ها کوتاه شده اند، زیرا برخی از مولکول های تشکیل دهنده آنها از بازی خارج شده اند: یعنی از نخ ها. و افزودن مولکول ها در یک جهت خطی منجر به کشیدگی نخ ها می شود.

کروموزوم ها به هر طریقی از مرکز سلول به قطب های آن با سرعتی در حدود یک میکرون در دقیقه کشیده می شوند. از این مرحله به بعد، میتوز وارد مرحله ای به نام آنافاز می شود.

آنافاز به دنبال آن تلوفاز است. مارپیچ های کروموزوم باز می شوند. یک بار دیگر "برس های لامپ" وارد بازی می شوند. توده‌های کروموزوم‌های رشته‌ای با غشای هسته‌ای بیش از حد رشد کرده‌اند: سلول اکنون دارای دو هسته دوقلو است. انقباض حلقه به زودی آن را به نصف تقسیم می کند. هر نیمه هسته خود را خواهد داشت.

تقسیم سلولی با دو برابر شدن سانتریول ها به پایان می رسد. چهار نفر از آنها وجود داشت - دو نفر در هر قطب. سلول تقسیم شد و در هر نیمه فقط دو سانتریول وجود داشت.

در صفحه میکروسکوپ الکترونی، سانتریول ها شبیه استوانه های توخالی ساخته شده از لوله هستند. سانتریول ها همیشه در زوایای قائم با یکدیگر قرار دارند. بنابراین همیشه یکی از آنها را در مقطع عرضی و دیگری را در مقطع طولی می بینیم.

در تلوفاز، یک سانتریول کوچک از هر یک از سانتریول ها جوانه می زند - یک جسم استوانه ای متراکم. به سرعت رشد می کند و اکنون چهار سانتریول در سلول وجود دارد.

از طریق میتوز، یک سلول دو سلول را تولید می کند که از نظر وراثت کاملاً یکسان در کروموزوم های خود پنهان شده اند (اگر هیچ یک از آنها دچار جهش نشده باشند).

میتوز معمولا یک یا دو ساعت طول می کشد. در بافت های عصبی، میتوزها به ندرت رخ می دهند. اما در مغز استخوان که در هر ثانیه 10 میلیون گلبول قرمز متولد می شود، در هر ثانیه 10 میلیون میتوز رخ می دهد!

حال قبل از اینکه در مورد نوع دوم تقسیم سلولی - میوز صحبت کنیم، باید چند اصطلاح جدید را معرفی کنیم.

مجموعه کروموزوم های موجود در هسته یک سلول جسمی طبیعی (به عبارت دیگر، نه یک جنس، بلکه یک سلول معمولی) بدن توسط متخصصان ژنتیک دو دیپلوئید نامیده می شود. در انسان، مجموعه دیپلوئیدی کروموزوم ها 46 است. همه این 46 کروموزوم، از نظر ظاهر و اندازه، به راحتی به جفت هایی تقسیم می شوند که از نظر پیکربندی یکسان هستند (فقط شرکای یک جفت - کروموزوم های جنسی "x" و "y" - شبیه یکدیگر نیستند، اما در ادامه بیشتر در مورد آن توضیح خواهیم داد).

مجموعه ای از کروموزوم ها که در آن از هر جفت فقط یک شریک وجود دارد، هاپلوئید یا معمولی نامیده می شود. تمام سلول های جنسی یا گامت ها حاوی مجموعه ای از کروموزوم هاپلوئید هستند. (این بدان معناست که در اسپرم و سلول های تخمک انسان فقط بیست و سه کروموزوم وجود دارد.) در غیر این صورت، در طول لقاح تخمک، زمانی که گامت های مادر و پدر با هم ترکیب می شوند، نتیجه یک زیگوت با دو برابر تعداد کروموزوم های طبیعی خواهد بود.

میوز، که مقدم بر تشکیل اسپرم و تخمک است، به گونه ای طراحی شده است که گامت ها را با نیمی از تعداد کروموزوم هاپلوئید اعطا کند. و هنگامی که گامت ها با هم ادغام می شوند، زیگوت از قبل دارای یک عدد دیپلوئید طبیعی کروموزوم خواهد بود. نیمی از مادر، نیمی از پدر.

آیا اکنون مشخص است که چرا همه کروموزوم های یک زیگوت جفت هستند؟

از این گذشته، هر کروموزوم مادری مربوط به یک کروموزوم پدری است که دقیقاً از نظر شکل، اندازه و ماهیت اطلاعات ارثی یکسان است. کروموزوم های جفت شده همولوگ نامیده می شوند.

میوز با این واقعیت شروع می شود که کروموزوم های یک نوع در پیکربندی به صورت جفت و مزدوج ترکیب می شوند. سپس هر یک از کروموزوم های هر جفت از مواد محلول در پروتوپلاسم دوگانه خود را ایجاد می کند. مانند میتوز.

اکنون دیگر نه دو، بلکه چهار کروموزوم از یک نوع وجود دارد. به صورت چهارتایی یا چهارتایی که به شدت روی هم فشرده شده اند، در امتداد خط استوای سلول قرار می گیرند. نخ های دوک دوک را دوباره به صورت جفت جدا می کنند و آنها را به قطب های مختلف می کشند.

سلول به نصف تقسیم می شود، و سپس دوباره تقسیم می شود، اما اکنون در صفحه ای متفاوت، عمود بر صفحه اول. این بار کروموزوم ها تکراری نیستند. جفت هایی که در امتداد خط استوا صف کشیده اند یکی یکی در انتهای قفس پراکنده می شوند.

در هر قطب در حال حاضر نصف تعداد آنها در زمان میتوز یا در مرحله اول میوز وجود دارد. بنابراین، هنگامی که یک سلول از وسط پاره می شود، دو گامت جدید که از آن متولد می شوند، تعداد هاپلوئید کروموزوم دریافت می کنند. از آنجایی که در مرحله اول میوز دو سلول دیپلوئیدی از یک سلول متولد می شوند، در پایان فاز دوم چهار گامت داریم. و هرکدام، تکرار می‌کنم، دارای تعداد هاپلوئید کروموزوم هستند. اگر این گامت‌های انسانی باشند، بیست و سه کروموزوم خواهند داشت. و هنگامی که در طی لقاح، آنها در یک زیگوت ادغام شوند، چهل و شش کروموزوم در آن وجود خواهد داشت.

زیگوت یک جنین انسان را به وجود می آورد که همه سلول ها در آن دارای 46 کروموزوم هستند.

مکانیک تقسیم سلولی در میوز - واگرایی کروموزوم‌های جفت شده به گامت‌های مختلف، که هر کدام از پدر یا مادر سرچشمه می‌گیرند - بسیاری از قوانین وراثت و تنوع کشف‌شده توسط گرگور مندل و دیگر ژنتیک‌دانان را توضیح می‌دهد.

دانشمندان لهستانی اخیرا با استفاده از عکاسی تایم لپس فیلمی عالی درباره میتوز ساخته اند. تمام مراحل میتوز روی صفحه نمایش چندین صد بار شتاب می گیرد. در حقیقت، حرکات کروموزوم ها در حین تقسیم بسیار کندتر اتفاق می افتد. من این فیلم را دیدم و بیشتر از بهترین فیلم های بلند به من ضربه زد.

دارای بازیگران غیر معمول - کروموزوم ها است. آنها گرد هم می آیند، از هم دور می شوند، صف می کشند و در جهات مختلف پراکنده می شوند، مانند رقصندگانی که در یک توپ در حال اجرای مراحل پیچیده در یک رقص باستانی هستند. مولر زیست‌شناس آمریکایی، بنیان‌گذار ژنتیک تشعشع، رقص کروموزوم‌ها را حرکات عجیب آنها در طول تقسیم سلولی نامید.

در هر ثانیه میلیون ها میتوز در بدن ما رخ می دهد! و صدها میلیون بالرین کوچک بی جان، اما بسیار منظم قدیمی ترین رقص روی زمین را اجرا می کنند. رقص زندگی در چنین رقص هایی، سلول های بدن درجات خود را دوباره پر می کنند. و ما رشد می کنیم و وجود داریم.

همه پدیده های وراثت و زندگی بر اساس واگرایی هماهنگ کروموزوم ها به قطب های مختلف سلول است. به هر حال، هر کروموزوم ترکیبی پیچیده از اسیدهای نوکلئیک و پروتئین های غول پیکر است. و اسیدهای نوکلئیک دارای تنوع زیادی از واحدهای ارثی هستند - ژن ها، یعنی جوهر هر چیزی که روی زمین وجود دارد.

http://nplit.ru "NPLit.ru: کتابخانه یک محقق جوان"