همه می دانند که با تولید مثل جنسی، یک ارگانیسم جدید در نتیجه ادغام دو گامت (سلول های جنسی) به وجود می آید. گامتوژنز یا تشکیل سلول های مولد از طریق تقسیم خاصی به نام میوز اتفاق می افتد. ماهیت این فرآیند چیست، مراحل آن چیست، در این مقاله خواهیم گفت.
کمی دانش عمومی
برای بیشتر موجودات دگرجنسگرا در سیاره ما، تولید مثل جنسی مشخصه است. در این حالت گامت ها دارای نیم مجموعه کروموزوم هستند که به آن هاپلوئید (n) می گویند. در نتیجه ادغام گامت ها، یک زیگوت تشکیل می شود که در آن دیپلوئیدی بازسازی می شود و مجموعه کروموزوم ها 2n نامیده می شوند که جوهر میوز است (به طور خلاصه).
به عنوان مثال، مگس سرکه فقط 4 کروموزوم دارد - این یک مجموعه دیپلوئید است. گامت ها در هسته او فقط 2 کروموزوم دارند. در انسان، در هر سلول در هسته 46 کروموزوم، و در گامت (تخمک و اسپرم) - هر کدام 23 کروموزوم وجود دارد.
اماترمیم دیپلوئیدی در طی تولید مثل جنسی تنها بخش کوچکی از جوهره میوز است.
کروموزوم ها و کروماتیدها
برای درک مطالب زیر، درک تفاوت بین این دو مهم است.
کروموزوم ها (از نام n استفاده می شود) حامل مواد ژنتیکی نامیده می شوند، اما به سادگی اینها مولکول های DNA (دئوکسی ریبونوکلئیک اسید) هستند که مارپیچی شده و در هسته سلول های یوکاریوتی قرار دارند (دارای هسته ای با غلاف غشایی).) ارگانیسم ها به شکلی که ما عادت کرده ایم آنها را در کتاب های درسی و کتاب های مرجع ببینیم (عکس بالا کروموزوم های انسانی را نشان می دهد)، آنها فقط در مرحله بین فاز، قبل از تقسیم سلولی، زمانی که قبلا دو برابر شده اند قابل توجه می شوند.
اما کروماتیدها (نشان داده شده با) - این فقط بخش ساختاری کروموزوم است که قبلاً فرآیند همانندسازی (دوبرابر شدن) را در فاز میانی قبل از تقسیم سلولی طی کرده است. کروماتید یکی از دو کپی DNA است که در این لحظه توسط یک انقباض خاص (سانترومر) به هم متصل می شوند.
تا زمانی که دو کروماتید توسط یک سانترومر به هم متصل باشند، کروماتیدهای خواهر نامیده می شوند. و تنها در طول تقسیم جنسی سلول ها (میوز) آنها جدا می شوند و واحدهای مستقلی از مواد ارثی را نشان می دهند، و اگر تلاقی بین آنها اتفاق بیفتد (در ادامه در مورد آن توضیح خواهیم داد)، در آن صورت آنها در توالی ژن تغییراتی ایجاد کردند.
همه کروموزوم ها از نظر شکل و اندازه در یک جفت همولوگ (یکسان) متفاوت هستند. به کل مجموعه کروموزوم ها در سلول های همان گونه، کاریوتایپ می گویند. بنابراین، در انسان، کاریوتایپ 46 کروموزوم است،که 22 جفت همولوگ یا اتوزوم و 23 جفت کروموزوم جنسی (X و Y) هستند. در گامت های انسان (اسپرم و تخمک) نیمی از کروموزوم ها (هاپلوئید) وجود دارد - 23 اتوزوم و 1 کروموزوم جنسی (X یا Y).
Just Meiosis چنین مجموعه ای را در گامت ها فراهم می کند.
تقسیم سلولی ویژه
تقسیم خاص با تشکیل سلولهای زاینده - میوز (از کلمه یونانی Μείωσις به معنی کاهش) مجموعه ای از دو تقسیم سلولی متوالی است که در نتیجه هسته دو بار و کروموزوم ها فقط یک بار تقسیم می شوند.. با توجه به این، کاهش (کاهش) کروموزوم مجموعه در گامت ها به نصف وجود دارد، که با ادغام آنها، دیپلوئیدی زیگوت را بازیابی می کند. این اهمیت بیولوژیکی آن است.
میوز (فازهای آن) در همه موجودات زنده به یک شکل رخ می دهد:
- اولین تقسیم (کاهش) که پس از آن تعداد کروموزوم ها نصف می شود.
- تقسیم دوم (معادله) به صورت یک تقسیم ساده (میتوز) رخ می دهد. به آن تسطیح نیز می گویند.
اولین تقسیم میوز
در طول آماده سازی یک سلول برای تقسیم (اینترفاز) در هسته، تعداد کروموزوم ها دو برابر می شود (4 n وجود دارد)، که برای سلول هایی که با تقسیم ساده (میتوز) تقسیم می شوند، معمول است. در سلول های پیش سازهای گامت ها (در انسان، اسپرماتوسیت ها و تخمک ها) چنین دو برابر شدن در مرحله اینترفاز رخ نمی دهد و سلول با مجموعه ای از کروموزوم های 2n شروع به میوز می کند و عبور می کند.مراحل زیر:
- پروفاز I. در این مرحله، کروموزوم ها متراکم تر و به هم نزدیک تر می شوند. کونژوگاسیون (چسبندگی) کروموزوم های همولوگ (یک جفت) رخ می دهد که در طی آن تلاقی رخ می دهد. این فرآیند فقط برای میوز مشخص است (ماهیت چیست، ما در زیر توضیح خواهیم داد). سپس کروموزوم ها جدا می شوند، پوسته هسته سلول از بین می رود و دوک تقسیم شروع به تشکیل می کند.
- متافاز I. الیاف دوک به سانترومرهای کروموزوم ها متصل می شوند و خود آنها در امتداد استوای تقسیم مقابل یکدیگر قرار دارند و نه در امتداد یک خط (مانند میتوز).
- Anaphase I. نخ های دوکی کروموزوم ها را به سمت قطب ها می کشند. به طور خلاصه، معنی و ماهیت میوز در این مرحله از تقسیم نهفته است - قطب ها دارای n کروموزوم هستند.
- Telophase I. در این مرحله، پوشش های هسته ای تشکیل می شوند. در حیوانات و برخی گیاهان، تقسیم بیشتر سیتوپلاسم اتفاق می افتد و دو سلول دختر تشکیل می شود.
سلول های تشکیل شده وارد فاز اینترفاز می شوند که یا بسیار کوتاه است یا وجود ندارد.
دومین تقسیم میوز
Meiosis II مراحل یکسانی دارد:
- پروفاز دوم. کروموزوم ها متراکم تر می شوند، غشاهای هسته ای ناپدید می شوند و دوک شکافت شروع به ظاهر شدن می کند (عکس بالا).
- در طول متافاز II، تشکیل دوک ادامه می یابد و کروموزوم ها در امتداد استوای تقسیم قرار دارند.
- Anaphase II. کروموزوم ها به سمت قطب های سلول کشیده می شوند (عکس زیر).
- Telophase II. غشاهای هسته ای تشکیل می شوند، سیتوپلاسم بین آنها تقسیم می شوددو سلول.
با این تقسیم، تعداد کروموزوم ها تغییر نمی کند، بلکه هر کدام از آنها فقط از یک کروماتید (واحد ساختاری) تشکیل شده است. این ماهیت میوز II است. سلول ها با مجموعه ای از کروموزوم هاپلوئید در هر (n) تشکیل می شوند.
اهمیت بیولوژیکی میوز
چیست، قبلاً مشخص شده است:
- میوز مکانیسم کاملی است که ثبات کاریوتیپ (تعداد کروموزوم) گونه ای را که در تولید مثل جنسی ذاتی است تضمین می کند.
- به دلیل دو تقسیم متوالی میوز، تعداد کروموزوم ها در گامت ها هاپلوئید می شود و بازیابی دیپلوئیدی زمانی که با تشکیل یک زیگوت با کاریوتیپ دیپلوئیدی اصلی ترکیب می شوند، منطقی می شود..
- این میوز است که ویژگی هایی مانند تغییرپذیری را برای موجودات فراهم می کند. در پروفاز I - به دلیل تلاقی، و در آنافاز I - به دلیل این واقعیت است که کروموزوم های همولوگ با ژن های مختلف می توانند به گامت های مختلف ختم شوند.
کراس اوور چیست
بیایید به پروفاز I میوز بازگردیم. در این لحظه است که کروموزوم‌های همولوگ نزدیک شده و تقریباً به هم چسبیده‌اند، می‌توان تبادل بین آنها از هر نقطه‌ای رخ داد. این مبادله است که به آن crossing over می گویند که ترجمه تحت اللفظی آن از انگلیسی (crossing over) به معنای عبور یا عبور است.
به عبارت دیگر، یک قسمت از یک کروموزوم می تواند جای خود را با همان قسمت کروموزوم دیگر از همان جفت عوض کند. این مکانیسم تنوع ژنتیکی نوترکیبی موجودات را فراهم می کند. به هم زدنژن ها منجر به افزایش تنوع زیستی در یک گونه می شود.
چرخه زندگی و میوز
بسته به مرحله ای از میوز چرخه زندگی رخ می دهد، سه نوع میوز در زیست شناسی وجود دارد:
- اولیه (زیگوت) بلافاصله پس از لقاح در زیگوت رخ می دهد. این نوع میوز برای ارگانیسم هایی با غلبه فاز هاپلوئید در چرخه زندگی معمول است. اینها قارچ ها (آسکومیست ها و بازیدومیست ها)، برخی جلبک ها (کلامیدوموناس)، تک یاخته ها (اسپوروزوآ) هستند.
- میوز متوسط (اسپور) در طول تشکیل هاگ در موجودات با تناوب یکنواخت از اشکال دیپلوئید و هاپلوئید رخ می دهد. این هاگ های بالاتر (خزه ها، خزه های چاقویی، دم اسبی، سرخس)، ژیمنوسپرم ها و آنژیوسپرم ها هستند. در میان حیوانات، این نوع میوز مشخصه تک یاخته روزن داران دریایی است.
- میوز نهایی (گامتیک) در تمام حیوانات چند سلولی، جلبک دریایی فوکوس و برخی تک یاخته ها (سیلیات ها) ذاتی است. در این موجودات، فاز دیپلوئید در چرخه زندگی غالب است و فقط گامت ها دارای مجموعه کروموزوم هاپلوئید هستند.
خلاصه
دانش آموزان در کلاس ششم هنگام مطالعه تک یاخته ها، جلبک ها و رفتن به مطالعه زیست شناسی گیاهی با ماهیت میوز آشنا می شوند. این مفهوم کلیدی زیست‌شناسی عمومی و مکانیسم‌های تشکیل سلولهای زایا (گامت‌ها) به ما امکان می‌دهد تا اشتراکات همه حیات در سیاره خود را درک کنیم، چرخه‌های مختلف زندگی گیاهان و حیوانات را درک کنیم.
علاوه بر این، میوز است که باید باشیماز تنوع درون گونه ای گونه های بیولوژیکی هومو ساپینس سپاسگزاریم. در طول مطالعه زیست شناسی در کلاس های بعدی، دانش آموزان به مطالعه مراحل تقسیم جنسی ادامه می دهند و زمانی که با ژنتیک، قوانین وراثت و تنوع آشنا می شوند.
مطالعه مکانیسم های تقسیم سلولی مختلف به ما امکان می دهد منحصر به فرد بودن و مصلحت بودن قوانین طبیعت را که در طی میلیاردها سال تکامل در یک سیاره منظومه شمسی شکل گرفته اند، درک کنیم. و ما خوش شانس بودیم که در آن متولد شدیم.
