چرخه سلولی. اینترفاز

میوزروشی برای تقسیم سلولی در یوکاریوت ها است که در آن سلول های هاپلوئید تشکیل می شود. میوز با میتوز که سلول های دیپلوئیدی تولید می کند متفاوت است.

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

تقسیم دوم نامیده می شود معادله ایو از نظر مکانیسم شبیه به میتوز است. در میوز II، کروماتیدهای خواهر به قطب های سلول واگرا می شوند.

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. بین تقسیم اول و دوم، سنتز DNA رخ نمی دهد.

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 نشان دهنده کروماتیدها است. این بدان معنی است که هر کروموزوم دارای یک جفت همولوگ (2n) است، در همان زمان، هر کروموزوم از دو کروماتید تشکیل شده است. با توجه به 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 به سلول های مختلف واگرا 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 یک از یک جفت کروموزوم همولوگ فقط یک کروموزوم دارد و فقط از یک کروماتید تشکیل شده است.

در ادامه 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 میتوز طول می کشد. این به دلیل این واقعیت است که در این زمان کروموزوم های همولوگ به یکدیگر 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 مناطق 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 تترادها. ارتباط تا آنافاز I حفظ می شود و توسط سانترومرهای بین کروماتیدهای خواهر و کیاسماتا بین کروماتیدهای غیر خواهر برقرار می شود.

در پروفاز، کروموزوم ها مارپیچی می شوند، به طوری که در پایان فاز، کروموزوم ها شکل و اندازه مشخص خود را به دست می آورند.

در مراحل بعدی پروفاز I، پوشش هسته ای به وزیکول ها تجزیه 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 یک ساختار ستاره ای تشکیل می دهند و به اسکلت غشایی متصل می شوند و عملکرد یک تکیه گاه را انجام می دهند.

سانتروزوم های دارای سانتریول به سمت قطب ها واگرا می شوند. میکروتوبول‌ها به ناحیه هسته قبلی وارد می‌شوند و به کینتوکورهای واقع در ناحیه سانترومر کروموزوم‌ها متصل می‌شوند. در این حالت، کینتوکورهای کروماتیدهای خواهر با هم ادغام می شوند و به عنوان یک کل 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 استوا 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 واگرا می شوند. به دلیل تلاقی که در طول پروفاز رخ داد، کروماتیدهای آنها دیگر با یکدیگر یکسان نیستند.

تلوفاز I

هسته ها بازسازی می شوند. کروموزوم ها به کروماتین نازک تبدیل می شوند. سلول به دو قسمت تقسیم می شود. در حیوانات، با نفوذ به غشاء. گیاهان دارای دیواره سلولی هستند.

میوز II

فاز میانی بین دو تقسیم میوز نامیده می شود interkinesis، بسیار 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 مارپیچی می شوند. دوک شروع به شکل گیری می کند.

متافاز II

دو رشته دوک به هر کروموزوم متصل است که از دو کروماتید تشکیل شده 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 شده است. یعنی اگر سلول والد در میوز من تقسیم شده باشد، 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 واگرا می شوند. کروماتیدهای خواهر امروزه کروموزوم های خواهر نامیده می شوند.

تلوفاز II

مشابه تلوفاز I. دسپیرالیزاسیون کروموزوم ها رخ می دهد، دوک شکافت ناپدید می شود، تشکیل هسته ها و هسته ها، سیتوکینزیس.

معنی میوز

در یک ارگانیسم چند سلولی، تنها سلول های زاینده بر اساس میوز تقسیم می شوند. بنابراین معنای اصلی میوز این است امنیتسازوکارآتولید مثل جنسی،که ثبات تعداد کروموزوم ها را در گونه حفظ می کند.

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 محل های تبادل کروموزوم های همولوگ. 2. با واگرایی مستقل کروموزوم ها به قطب ها در هر دو تقسیم میوز. به عبارت دیگر، هر کروموزوم می تواند در هر ترکیبی با سایر کروموزوم های غیر همولوگ در یک سلول قرار گیرد.

در حال حاضر پس از میوز I، سلول ها حاوی اطلاعات ژنتیکی متفاوتی هستند. پس از تقسیم دوم، هر چهار سلول با یکدیگر تفاوت دارند. این یک تفاوت مهم بین میوز و میتوز است که در آن سلول های ژنتیکی یکسان تشکیل می شوند.

تقاطع و جداسازی تصادفی کروموزوم ها و کروماتیدها در آنافازهای I و II ترکیبات جدیدی از ژن ها را ایجاد می کند. یکی هستنداز علل تنوع ارثی موجوداتکه تکامل موجودات زنده را ممکن می سازد.

تمام ساختارهای سلولی موجودات زنده معمولاً چندین مرحله اصلی رشد را طی می کنند. هر سلول در طول حیات خود معمولاً مرحله تولید مثل یا تقسیم را طی می کند. می تواند مستقیم، غیر مستقیم یا کاهشی باشد. تقسیم یک مرحله عادی در 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 می توان بافت ها را تجدید کرد، یکپارچگی اپیتلیوم یا درم آسیب دیده را بازیابی کرد، داده های ژنتیکی، لقاح، جنین زایی و بسیاری از فرآیندهای مهم دیگر را به ارث برد.

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 تغییر یافته غیر طبیعی مانند تومورها رخ می دهد.

میتوز تقسیم رویشی سلول ها با یک هسته است که رایج ترین فرآیند تولید مثل است. به این روش بازتولید غیرمستقیم یا شبیه سازی نیز می گویند، زیرا جفت ساختارهای کودک که در طی آن تشکیل شده اند کاملاً مشابه والدین هستند. با کمک شبیه سازی، واحدهای ساختاری جسمانی بدن انسان تکثیر می شوند.

توجه!هدف تقسیم رویشی تشکیل دقیقاً همان سلول ها از نسلی به نسل دیگر است. تمام سلول های بدن انسان، به جز سلول های تولید مثلی، به روشی مشابه تولید مثل می کنند.

شبیه سازی اساس انتوژنز است، 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 ویژگی های خاص یک فرد 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 سلول مادر تشکیل می شود که دارای مجموعه ای از کروموزوم های کاملا مشابه هستند و تمام ویژگی های کمی و کیفی سلول اصلی را حفظ می کنند. در بدن انسان به دلیل میتوز تجدید مداوم بافت ها وجود دارد.

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

ویژگی های دوره تقسیم 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 است. 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، هنگامی که با یک سلول تولید مثلی دیگر ترکیب می شود، تبادل مواد ژنتیکی رخ می دهد و جنینی تشکیل می شود که یک مجموعه کروموزوم کامل را دریافت می کند. به دلیل میوز است که تنوع ترکیبی تضمین می شود - این فرآیندی است که در نتیجه آن فهرست عظیمی از ژنوتیپ های مختلف تشکیل می شود و جنین ویژگی های مختلفی از مادر و پدر را به ارث می برد.

در فرآیند تشکیل ساختارهای هاپلوئید، چهار فاز ذکر شده در بالا، که مشخصه میتوز هستند، نیز باید متمایز شوند. تفاوت اصلی تقسیم بندی 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 تقسیم میوز، مرحله اول بیشتر طول می کشد. در آن مرحله، ادغام کروموزوم ها و فرآیند تبادل داده های ژنتیکی صورت می گیرد. 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، تقسیم سانترومر رخ نمی دهد و کروموزوم های هاپلوئید به سمت قطب ها واگرا می شوند.

دوره بین دو تقسیم، یعنی فاز اینترفاز، بسیار کوتاه است، اسید دئوکسی ریبونوکلئیک در این مدت تولید نمی شود. بنابراین، سلول هایی که پس از تلفاز دوم به دست می آیند، حاوی 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 با 46 کروموزوم و مجموعه کاملی از اطلاعات ارثی دریافت شده از هر دو والدین تشکیل می شود.

در طول ادغام گامت ها، شکل گیری انواع مختلف هر نشانه امکان پذیر است. از طریق میوز است که کودکان مثلاً رنگ چشم یکی از والدین را به ارث می برند. به دلیل ناقل مغلوب هر ژن، انتقال صفات از طریق یک یا چند نسل امکان پذیر است.

توجه!صفات غالب غالب هستند که 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 حاصل مجموعه کاملی از کروموزوم ها داشته باشند، در جنین پس از لقاح تعداد آنها دو برابر می شود.
2. به دلیل تقسیم میوز، سلول های تولید مثل با مجموعه های مختلف اطلاعات ارثی تشکیل می شوند.
3. ترکیب مجدد اطلاعات ارثی
4. اطمینان از تنوع موجودات.

ویژگی های مقایسه ای

روش تولید مثل	شبیه سازی	گامتوژنز
انواع سلولی	جسمی	تولید مثلی
تعداد بخش ها	یکی	دو
در نتیجه چند واحد ساختاری کودک 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

شبیه سازی و کاهش تکثیر سلولی فرآیندهای کاملا 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 بار عملکردی متفاوتی را حمل می کنند. به همین دلیل است که در طول میوز برخی از ویژگی های دوره ذکر می شود:

1. در مرحله اول تقسیم کاهش، صرف و عبور از آن 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، مولکولهای اسید دئوکسی ریبونوکلئیک تکرار نمی شوند.

توجه!کونژوگاسیون حالت همگرایی تدریجی کروموزوم های همولوگ یعنی مشابه با یکدیگر و تشکیل جفت ها به دنبال آن است. عبور از روی - انتقال بخش های خاص از یک کروموزوم به کروموزوم دیگر.

مرحله دوم گامتوژنز دقیقاً مانند میتوز پیش می رود.

تفاوت های مشخصه با توجه به 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 طول 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 امکان ادغام بعدی داده های ژنتیکی سلول های مادر و پدر را در طول لقاح فراهم می کند.

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

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

سلول های جنسی والدین دارای یک مجموعه هاپلوئید هستند ( n) کروموزوم ها و در زیگوت، وقتی دو مجموعه از این قبیل با هم ترکیب می 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 سلول های دیپلوئید در نتیجه یک تقسیم سلولی خاص - میوز تشکیل می شوند.

میوز - نوعی میتوز که در نتیجه آن سلول‌های سوماتیک دیپلوئید (2n) سلول‌های زایا استلز گامت های هاپلوئید را تشکیل داد (1n). در طی لقاح، هسته‌های گامت با هم ترکیب می‌شوند و مجموعه دیپلوئیدی کروموزوم‌ها بازسازی می‌شوند. بنابراین، میوز حفظ مجموعه ای ثابت از کروموزوم ها و مقدار DNA برای هر گونه را تضمین می کند.

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

در پروفاز I میوز، کروماتین به تدریج پیچ می خورد و کروموزوم ها را تشکیل می دهد. کروموزوم های همولوگ به یکدیگر نزدیک می شوند 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 ناحیه سانترومر از هم جدا می‌شوند و در ناحیه شانه به هم متصل می‌مانند و decussations (chiasmata) را تشکیل می‌دهند. واگرایی کروماتیدها به تدریج افزایش می یابد و بحث ها به سمت انتهای خود جابه جا می شوند. در فرآیند کونژوگه بین برخی از کروماتیدهای کروموزوم های همولوگ، تبادل مکان ها می تواند رخ دهد - عبور از آن، که منجر به ترکیب مجدد مواد ژنتیکی می شود. در پایان پروفاز، پوشش هسته و هسته حل می شود و دوک آکروماتین تشکیل می شود. محتوای ماده ژنتیکی ثابت می ماند (2n2хр).

در متافازدو ظرفیتی کروموزوم میوز I در صفحه استوایی سلول قرار دارند. در این لحظه مارپیچی شدن آنها به حداکثر می رسد. محتوای ماده ژنتیکی تغییر نمی کند (2n2xp).

در آنافازکروموزوم های همولوگ میوز I، متشکل از دو کروماتید، در نهایت از یکدیگر دور شده و به سمت قطب های سلول جدا می شوند. در نتیجه، تنها یکی از هر جفت کروموزوم همولوگ 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 تلوفازتشکیل هسته ها و تقسیم سیتوپلاسم رخ می دهد - دو سلول دختر تشکیل می شود. سلول های دختر حاوی مجموعه ای از کروموزوم هاپلوئید هستند، هر کروموزوم دارای دو کروماتید (1n2xp) است.

اینترکینزیس- فاصله کوتاهی بین تقسیمات میوز اول و دوم. در این زمان، تکثیر DNA رخ نمی دهد و دو سلول دختر به سرعت وارد میوز II می شوند و بر اساس نوع میتوز پیش می روند.

برنج. یکی 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 پروفازمیوز II، همان فرآیندهایی که 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 ماده 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، یک نوترکیب ماده ژنتیکی (تقاطع) رخ می‌دهد و در آنافاز I و II، خروج تصادفی کروموزوم‌ها و کروماتیدها به یک یا قطب دیگر رخ می‌دهد. 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 والدین و یکدیگر یکسان نیستند.

همچنین، اهمیت بیولوژیکی میوز در این واقعیت نهفته است که کاهش تعداد کروموزوم ها برای تشکیل سلول های زایا ضروری است، زیرا هسته های گامت در طول لقاح با هم ادغام 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 ثبات تعداد کروموزوم ها در تضاد است. به دلیل میوز، سلول های زاینده هاپلوئید هستند و در طی لقاح در زیگوت، مجموعه دیپلوئیدی از کروموزوم ها بازسازی می شود (شکل 2 و 3).

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

برنج. 3.طرحی که مکانیسم نگهداری مجموعه دیپلوئیدی از کروموزوم ها را در طی تولید مثل جنسی 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 دوم - میوز. راه اول، میتوز، تمام سلول ها را تقسیم می کند، دوم - فقط جنسیت.

اول، در مورد میتوز. قبل از آن دو برابر شدن مولکول هایی که اطلاعات ارثی را حمل می کنند، رخ می دهد.

مولکول های DNA، که حاوی کد ژنتیکی هستند، در هسته سلول، در رشته های بلند ویژه - کروموزوم ها قرار دارند. هر گونه از جانوران و گیاهان دارای تعداد مشخصی از کروموزوم ها است. معمولاً چندین ده وجود دارد. برای مثال در انسان 46 ( تا سال 1956، آنها فکر می کردند که 48 عدد از آنها در سلول های انسان وجود دارد.اما در سال 1956، ژنتیک شناسان Tjio و Levan به طور دقیق ثابت کردند که یک فرد دارای 46 کروموزوم است نه 48.). و یکی از کرم ها فقط دو تا دارد. برخی از سرطان ها دارای 200 کروموزوم هستند. اما رکورد توسط رادیولارهای میکروسکوپی شکسته شد: یکی از آنها 1600 کروموزوم دارد!

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

بین دو تقسیم، در به اصطلاح اینترفاز، کروموزوم ها در یک میکروسکوپ معمولی قابل مشاهده نیستند. انگار اصلا وجود ندارند. در الکترونیکی مشخص است که آنها هنوز اینجا هستند ، از بین نرفته اند ، اما آنقدر نازک هستند که بدون افزایش بسیار قوی قابل توجه نیستند. گفته می‌شود که کروموزوم‌ها در این مرحله از فعالیت خود شبیه «برس‌های لامپ» هستند. در واقع، آنها کمی شبیه روف 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 همتایان 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 کروموزوم بلند (اصل و کپی های آنها) شروع به پیچیدن به شکل مارپیچ های محکم می کنند. و آن ها به صورت مارپیچی درجه دوم پیچ خورده اند. معنای این پیچ و تاب کاملاً روشن است. تا به حال، کروموزوم ها در یک توپ درهم قرار داشتند و احتمالاً کشیدن آنها در امتداد قطب های مختلف سلول کار آسانی نبود. با این حال، اکنون هر کروموزوم یک مارپیچ است که در یک مارپیچ پیچیده شده است، یک "توشه" بسیار فشرده و آسان برای حمل و نقل.

تمام DNA یک سلول انسانی که در یک رشته کشیده شده است، حدود یک متر طول دارد و این رشته دو سیم پیچ در 46 کروموزوم که هر کدام تنها چند میکرون طول دارند، جای می گیرد.

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

سپس کروموزوم ها به صورت جفت (نسخه اصلی کنار هم با 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 به دو سلول جدید در امتداد استوا تقسیم می کند. تصور این است که سانتریول‌ها کروموزوم‌ها را مانند ماریونت‌ها توسط رشته‌هایی به سمت خود می‌کشند.

در واقع، کروموزوم ها ظاهری دارند که هر جسم انعطاف پذیر زمانی که توسط یک ریسمان از درون مایع کشیده می شود، دارد.

مکانی که برای 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 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 به این نتیجه رسیدند که آنها بیشتر شبیه نوارهای لاستیکی نازک هستند، ماهیچه های مینیاتوری که هنگام انقباض، بار کروموزومی خود را به قطب ها می کشند. اما پس از آن، در حین انقباض، نخ ها ضخیم تر، "نازک تر" می شوند در حالی که دراز می شوند. با این حال، این اتفاق نمی افتد. کوتاه و بلندتر، ضخیم تر یا نازک تر نمی 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 خارج از بازی هستند: یعنی از نخ ها. و افزودن مولکول ها در یک جهت خطی منجر به ازدیاد طول رشته 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. دوباره "براش های لامپ" وارد بازی می شوند. درهم‌تنیدگی کروموزوم‌های نخ مانند با غشای هسته‌ای رشد کرده‌اند: اکنون دو هسته دوقلو در سلول وجود دارد. انقباض حلقه به زودی آن را به نصف تقسیم می کند. هر نیمه هسته خود را به دست خواهند آورد.

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 هر نیمه فقط دو سانتریول داشت.

روی 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.

با میتوز، دو سلول از یک سلول به دست می‌آید که از نظر وراثت کاملاً یکسان در کروموزوم‌های آنها پنهان شده است (اگر هیچ یک از آنها جهش پیدا نکرده باشند).

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

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

مجموعه ای از کروموزوم های محصور در هسته یک سلول جسمی طبیعی (به عبارت دیگر، نه یک جنسی، بلکه یک سلول معمولی) بدن توسط ژنتیک دو - دیپلوئید نامیده می شود. در انسان، مجموعه دیپلوئید کروموزوم ها 46 است. همه این 46 کروموزوم از نظر ظاهر و اندازه به راحتی به جفت های یکسان تقسیم می شوند (فقط شرکای یک جفت - کروموزوم های جنسی "x" و "y" - شبیه هم نیستند. اما بیشتر در مورد آن بعدا).

مجموعه ای از کروموزوم ها که در آن از هر جفت فقط یک شریک وجود دارد، هاپلوئید یا معمولی نامیده می شود. همه سلول‌های زاینده یا گامت‌ها حاوی مجموعه‌ای از کروموزوم‌های هاپلوئید هستند. (این بدان معنی است که اسپرم و تخمک انسان هر کدام فقط بیست و سه کروموزوم دارند.) در غیر این صورت، زمانی که تخمک بارور می شود، زمانی که گامت های مادر و پدر با هم ادغام می شوند، یک زیگوت با دو برابر تعداد کروموزوم های طبیعی به دست می آید.

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 زیگوت جفت هستند؟

از این گذشته، هر کروموزوم مادری دقیقاً با همان کروموزوم پدری از نظر شکل، اندازه و ماهیت اطلاعات ارثی مطابقت دارد. کروموزوم های جفت شده همولوگ نامیده می شوند.

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

حالا کروموزوم های هم نوع دیگر دو نیستند، بلکه چهار هستند. چهار یا تتراد که محکم به یکدیگر چسبیده اند، در امتداد خط استوای سلول قرار می گیرند. نخ های دوک، چهار پا را دوباره به صورت جفت جدا می کنند و آنها را به قطب های مختلف از هم جدا می کنند.

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 دو برابر نمی شوند. جفت‌هایی که در امتداد خط استوا قرار گرفته‌اند، یکی یکی به سمت انتهای سلول جدا می‌شوند.

در هر قطب، آنها در حال حاضر به نصف در طول میتوز یا در مرحله اول میوز هستند. بنابراین، هنگامی که یک سلول به دو نیم می شود، دو گامت جدید که از آن متولد می شوند، تعداد کروموزوم هاپلوئید دریافت می کنند. از آنجایی که در مرحله اول میوز دو سلول دیپلوئیدی از یک سلول متولد می شود، در پایان مرحله دوم آن، چهار گامت داریم. و در هر یک، تکرار می کنم، تعداد هاپلوئید کروموزوم ها است. 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 انسانی را به وجود می آورد که تمام سلول های آن دارای 46 کروموزوم خواهند بود.

مکانیک تقسیم سلولی در میوز - واگرایی در گامت‌های مختلف کروموزوم‌های جفتی، که هر کدام دودمان خاص خود را از پدر یا مادر دارند - بسیاری از قوانین وراثت و تنوع کشف‌شده توسط گرگور مندل و سایر 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 برابر 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 من را تحت تاثیر قرار داد.

دارای بازیگران غیر معمول - کروموزوم ها است. آنها به هم می رسند، پراکنده می شوند، صف می کشند و در جهات مختلف پراکنده می شوند، مانند رقصندگانی که در یک توپ مراحل پیچیده یک رقص قدیمی را اجرا می کنند. مولر زیست شناس آمریکایی، بنیانگذار ژنتیک تشعشع، رقص کروموزوم ها را حرکات عجیب آنها در هنگام تقسیم سلولی نامید.

میلیون ها میتوز در هر ثانیه 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 تعداد زیادی واحد ارثی هستند - ژن ها، یعنی جوهر هر چیزی که روی زمین وجود دارد.

http://nplit.ru "NPLit.ru: کتابخانه جوان کاوشگر"