معلومة

9.2: الانقسام الاختزالي - علم الأحياء

9.2: الانقسام الاختزالي - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

يتطلب التكاثر الجنسي الإخصاب ، وهو اتحاد خليتين من كائنين منفصلين. إذا كانت هاتان الخليتان تحتويان على مجموعة واحدة من الكروموسومات ، فإن الخلية الناتجة تحتوي على مجموعتين من الكروموسومات. يسمى عدد مجموعات الكروموسومات في الخلية بمستوى ploidy. تحتوي الخلايا أحادية الصيغة الصبغية على مجموعة واحدة من الكروموسومات. تسمى الخلايا التي تحتوي على مجموعتين من الكروموسومات ثنائية الصبغيات. إذا كانت الدورة التناسلية ستستمر ، يجب أن تقلل الخلية ثنائية الصبغة بطريقة ما من عدد مجموعات الكروموسوم قبل أن يحدث الإخصاب مرة أخرى ، أو سيكون هناك مضاعفة مستمرة في عدد مجموعات الكروموسوم في كل جيل. لذلك ، بالإضافة إلى الإخصاب ، يتضمن التكاثر الجنسي انقسامًا نوويًا ، يُعرف باسم الانقسام الاختزالي ، يقلل من عدد مجموعات الكروموسوم.

معظم الحيوانات والنباتات ثنائية الصبغيات ، وتحتوي على مجموعتين من الكروموسومات ؛ في كل خلية جسدية (الخلايا غير المنتجة لكائن متعدد الخلايا) ، تحتوي النواة على نسختين من كل كروموسوم يشار إليها بالكروموسومات المتجانسة. يشار إلى الخلايا الجسدية أحيانًا باسم خلايا "الجسم". الكروموسومات المتجانسة هي أزواج متطابقة تحتوي على جينات لنفس الصفات في مواقع متطابقة بطولها. ترث الكائنات ثنائية الصبغة نسخة واحدة من كل كروموسوم متماثل من كل والد ؛ معًا ، يعتبرون مجموعة كاملة من الكروموسومات. في الحيوانات ، توجد الخلايا أحادية الصيغة الصبغية التي تحتوي على نسخة واحدة من كل كروموسوم متماثل داخل الأمشاج فقط. تندمج الأمشاج مع مشيج أحادي الصيغة الصبغية لإنتاج خلية ثنائية الصيغة الصبغية.

يرتبط الانقسام النووي الذي يشكل الخلايا الفردية ، والذي يسمى الانقسام الاختزالي ، بالانقسام الفتيلي. كما تعلمت ، فإن الانقسام الفتيلي هو جزء من دورة تكاثر الخلية التي ينتج عنها نوى ابنة متطابقة والتي هي أيضًا مطابقة وراثيًا للنواة الأصلية. في الانقسام الفتيلي ، تحتوي كل من نوى الوالد والبنت على نفس العدد من مجموعات الكروموسوم - ثنائي الصبغيات لمعظم النباتات والحيوانات. يستخدم الانقسام الاختزالي العديد من نفس الآليات مثل الانقسام الفتيلي. ومع ذلك ، فإن نواة البداية تكون دائمًا ثنائية الصبغة والنواة التي تنتج في نهاية انقسام الخلية الانتصافية تكون أحادية العدد. لتحقيق تقليل عدد الكروموسومات ، يتكون الانقسام الاختزالي من جولة واحدة من تكرار الكروموسوم وجولتين من الانقسام النووي. نظرًا لأن الأحداث التي تحدث خلال كل مرحلة من مراحل التقسيم مماثلة لأحداث الانقسام الفتيلي ، يتم تعيين نفس أسماء المراحل. ومع ذلك ، نظرًا لوجود جولتين من التقسيم ، يتم تحديد المراحل بـ "I" أو "II". وبالتالي ، فإن الانقسام الاختزالي I هو الجولة الأولى من الانقسام الانتصافي ويتكون من الطور الأول ، الطور الأول ، وما إلى ذلك. يقلل الانقسام الاختزالي الأول عدد مجموعات الكروموسوم من اثنين إلى واحد. يتم أيضًا خلط المعلومات الجينية أثناء هذا التقسيم لإنشاء كروموسومات مؤتلفة فريدة. الانقسام الاختزالي الثاني ، حيث تتم الجولة الثانية من الانقسام الانتصافي بطريقة تشبه الانقسام ، وتشمل الطور الثاني ، الطور الثاني ، وما إلى ذلك.

الطور البيني

يسبق الانقسام الاختزالي طور بيني يتكون من G1و S و G2 المراحل التي تتطابق تقريبًا مع المراحل التي تسبق الانقسام. جي1 المرحلة هي المرحلة الأولى من الطور البيني وتركز على نمو الخلايا. في المرحلة S ، يتم تكرار الحمض النووي للكروموسومات. أخيرًا ، في G2 المرحلة ، تخضع الخلية للاستعدادات النهائية للانقسام الاختزالي.

أثناء تكرار الحمض النووي لمرحلة S ، يتألف كل كروموسوم من نسختين متطابقتين (تسمى الكروماتيدات الشقيقة) يتم تثبيتها معًا في السنترومير حتى يتم فصلها أثناء الانقسام الاختزالي الثاني. في الخلية الحيوانية ، تتكاثر أيضًا الجسيمات المركزية التي تنظم الأنابيب الدقيقة للمغزل الانتصافي. هذا يجهز الخلية للمرحلة الانتصافية الأولى.

الانقسام الاختزالي الأول

في وقت مبكر من الطور الأول ، يمكن رؤية الكروموسومات بوضوح مجهريًا. عندما يبدأ الغلاف النووي في الانهيار ، فإن البروتينات المرتبطة بالكروموسومات المتجانسة تقرب الزوج من بعضهما البعض. يسمى الاقتران الضيق للكروموسومات المتجانسة بالتشابك. في المشابك ، تتماشى الجينات الموجودة على كروماتيدات الكروموسومات المتجانسة بدقة مع بعضها البعض. يحدث تبادل مقاطع الكروموسوم بين الكروماتيدات المتجانسة غير الشقيقة ويسمى العبور. يتم الكشف عن هذه العملية بصريًا بعد التبادل على أنها chiasmata (مفرد = chiasma) (الشكل 7.2.1).

مع تقدم الطور الأول ، يبدأ الارتباط الوثيق بين الكروموسومات المتجانسة في الانهيار ، وتستمر الكروموسومات في التكاثف ، على الرغم من أن الكروموسومات المتجانسة تظل مرتبطة ببعضها البعض عند chiasmata. يختلف عدد chiasmata باختلاف الأنواع وطول الكروموسوم. في نهاية الطور الأول ، يتم تثبيت الأزواج معًا فقط عند chiasmata (الشكل 7.2.1) وتسمى tetrads لأن الكروماتيدات الأربعة الشقيقة لكل زوج من الكروموسومات المتجانسة أصبحت مرئية الآن.

أحداث التقاطع هي المصدر الأول للتنوع الجيني الناتج عن الانقسام الاختزالي. يؤدي حدث تقاطع فردي بين كروماتيدات غير شقيقة متجانسة إلى تبادل متبادل للحمض النووي المكافئ بين كروموسوم الأم وكروموسوم الأب. الآن ، عندما يتم نقل الكروماتيد الشقيق إلى مشيج ، فإنه سيحمل بعض الحمض النووي من أحد الوالدين للفرد وبعض الحمض النووي من الوالد الآخر. يحتوي الكروماتيد الشقيق المؤتلف على مجموعة من جينات الأم والأب التي لم تكن موجودة قبل التقاطع.

الحدث الرئيسي في الطور الأول هو ارتباط الأنابيب الدقيقة لألياف المغزل ببروتينات kinetochore في السنتروميرات. تتجمع الأنابيب الدقيقة من الجسيمات المركزية في القطبين المعاكسين للخلية ، وتنمو باتجاه منتصف الخلية. في نهاية الطور الأول من الطور الأول ، يتم توصيل كل رباعي الأنابيب بأنابيب دقيقة من كلا القطبين ، مع وجود كروموسوم متماثل واحد متصل في أحد القطبين والكروموسوم المتماثل الآخر مرتبط بالقطب الآخر. لا تزال الكروموسومات المتجانسة متماسكة معًا في chiasmata. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الغشاء النووي قد انهار بالكامل.

أثناء الطور الأول ، يتم ترتيب الكروموسومات المتجانسة في وسط الخلية مع مواجهة الحركات الحركية للأقطاب المتقابلة. يكون اتجاه كل زوج من الكروموسومات المتجانسة في مركز الخلية عشوائيًا.

هذه العشوائية ، المسماة بالتشكيلة المستقلة ، هي الأساس المادي لتوليد الشكل الثاني من الاختلاف الجيني في النسل. ضع في اعتبارك أن الكروموسومات المتماثلة لكائن يتكاثر جنسيًا موروثة في الأصل كمجموعتين منفصلتين ، واحدة من كل والد. باستخدام البشر كمثال ، توجد مجموعة واحدة من 23 كروموسومًا في البويضة التي تبرعت بها الأم. يوفر الأب المجموعة الأخرى المكونة من 23 كروموسومًا في الحيوانات المنوية التي تخصب البويضة. في الطور الأول ، تصطف هذه الأزواج عند نقطة المنتصف بين قطبي الخلية. نظرًا لوجود فرصة متساوية في أن تصادف الألياف الدقيقة كروموسومًا موروثًا من الأم أو الأب ، فإن ترتيب الرباعي في لوحة الطور يكون عشوائيًا. أي كروموسوم موروث من الأم قد يواجه أيًا من القطبين. قد يواجه أي كروموسوم موروث من الأب أيضًا أيًا من القطبين. اتجاه كل رباعى مستقل عن اتجاه الـ 22 رباعي الأخرى.

في كل خلية تخضع للانقسام الاختزالي ، يختلف ترتيب الرباعي. يعتمد عدد الاختلافات على عدد الكروموسومات التي تتكون منها المجموعة. هناك احتمالان للتوجيه (لكل رباعي) ؛ وبالتالي ، فإن العدد المحتمل للمحاذاة يساوي 2ن أين ن هو عدد الكروموسومات لكل مجموعة. يمتلك البشر 23 زوجًا من الكروموسومات ، مما ينتج عنه أكثر من ثمانية ملايين (223) الاحتمالات. لا يشمل هذا الرقم التباين الذي تم إنشاؤه مسبقًا في الكروماتيدات الشقيقة عن طريق التقاطع. بالنظر إلى هاتين الآليتين ، فمن غير المرجح أن يكون لأي خليتين أحاديتين الصبغيات ناتج عن الانقسام الاختزالي نفس التركيب الجيني (الشكل 7.2.2).

لتلخيص العواقب الوراثية للانقسام الاختزالي الأول: يتم إعادة اتحاد جينات الأم والأب من خلال أحداث التقاطع التي تحدث على كل زوج متماثل أثناء الطور الأول ؛ بالإضافة إلى ذلك ، فإن التشكيلة العشوائية للرباعي في الطور الاستوائي تنتج مزيجًا فريدًا من الكروموسومات الأمومية والأبوية التي تشق طريقها إلى الأمشاج.

في الطور الأول ، تقوم ألياف المغزل بسحب الكروموسومات المرتبطة بعيدًا. تظل الكروماتيدات الشقيقة مرتبطة بإحكام معًا في السنترومير. إنها وصلات chiasma التي يتم كسرها في الطور الأول حيث تقوم الألياف المرتبطة بحركات kinetochores المنصهرة بسحب الكروموسومات المتجانسة بعيدًا (الشكل 7.2.3).

في الطور الأول ، تصل الكروموسومات المنفصلة إلى أقطاب متقابلة. قد يحدث أو لا يحدث ما تبقى من أحداث الطور النهائي النموذجي اعتمادًا على الأنواع. في بعض الكائنات الحية ، تتشكل الكروموسومات اللاكثافة والمغلفات النووية حول الكروماتيدات في الطور الأول.

يحدث التحلل الخلوي ، وهو الفصل المادي للمكونات السيتوبلازمية إلى خليتين ابنتيتين ، دون إعادة تكوين النوى في الكائنات الحية الأخرى. في جميع الأنواع تقريبًا ، تفصل الحركية الخلوية محتويات الخلية إما عن طريق ثلم انشقاق (في الحيوانات وبعض الفطريات) ، أو صفيحة خلوية تؤدي في النهاية إلى تكوين جدران خلوية تفصل بين خليتين ابنتيتين (في النباتات). في كل قطب ، يوجد عضو واحد فقط من كل زوج من الكروموسومات المتجانسة ، لذلك توجد مجموعة كاملة واحدة فقط من الكروموسومات. هذا هو السبب في أن الخلايا تعتبر أحادية العدد - لا توجد سوى مجموعة كروموسوم واحدة ، على الرغم من وجود نسخ مكررة من المجموعة لأن كل متماثل لا يزال يتكون من كروماتيدين شقيقين لا يزالان متصلين ببعضهما البعض. ومع ذلك ، على الرغم من أن الكروماتيدات الشقيقة كانت في السابق نسخًا مكررة من نفس الكروموسوم ، إلا أنها لم تعد متطابقة في هذه المرحلة بسبب عمليات الانتقال.

المفهوم في العمل

راجع عملية الانقسام الاختزالي ، ولاحظ كيفية محاذاة الكروموسومات وترحيلها ، في هذا الموقع.

الانقسام الاختزالي الثاني

في الانقسام الاختزالي الثاني ، الكروماتيدات الشقيقة المتصلة المتبقية في الخلايا أحادية الصيغة الصبغية من الانقسام الاختزالي الأول سوف تنقسم لتشكيل أربع خلايا أحادية العدد. في بعض الأنواع ، تدخل الخلايا طورًا بينيًا قصيرًا ، أو interkinesis ، تفتقر إلى طور S ، قبل الدخول إلى الانقسام الاختزالي II. لا تتكرر الكروموسومات أثناء الحراك الداخلي. يتم إنتاج الخليتين في الانقسام الاختزالي الأول من خلال أحداث الانقسام الاختزالي الثاني بالتزامن. بشكل عام ، يشبه الانقسام الاختزالي الثاني الانقسام الانقسامي لخلية أحادية الصيغة الصبغية.

في الطور الثاني ، إذا تم فك تكاثف الكروموسومات في الطور الأول ، فإنها تتكثف مرة أخرى. إذا تم تشكيل المظاريف النووية ، فإنها تتفتت إلى حويصلات. تبتعد الجسيمات المركزية التي تتضاعف أثناء الحركة الحركية بعيدًا عن بعضها البعض باتجاه أقطاب متقابلة ، وتتشكل مغازل جديدة. في المرحلة الأولى من الطور الثاني ، يتم تكسير المظاريف النووية تمامًا ، وتشكيل المغزل بالكامل. يشكل كل كروماتيد أخت حركية فردية مرتبطة بالأنابيب الدقيقة من أقطاب متقابلة. في الطور الثاني ، يتم تكثيف الكروماتيدات الشقيقة إلى أقصى حد ومحاذاتها في مركز الخلية. في الطور الثاني ، يتم تفكيك الكروماتيدات الشقيقة عن طريق ألياف المغزل وتتحرك نحو أقطاب متقابلة.

في الطور الثاني ، تصل الكروموسومات إلى أقطاب متقابلة وتبدأ في التكاثف. تتشكل المظاريف النووية حول الكروموسومات. يفصل التحلل الخلوي الخليتين إلى أربع خلايا أحادية الصيغة الصبغية جينية فريدة. في هذه المرحلة ، تكون النوى في الخلايا المنتجة حديثًا أحادية العدد ولديها نسخة واحدة فقط من مجموعة الكروموسومات المفردة. تكون الخلايا المنتجة فريدة وراثيًا نظرًا للتشكيلة العشوائية لمتجانسات الأب والأم وبسبب إعادة اتحاد مقاطع الكروموسومات الأم والأب - مع مجموعاتهم من الجينات - الذي يحدث أثناء التقاطع.

مقارنة الانقسام الاختزالي والانقسام

يتشارك الانقسام المتساوي والانقسام الاختزالي ، وكلاهما شكل من أشكال انقسام النواة في الخلايا حقيقية النواة ، في بعض أوجه التشابه ، ولكنهما يظهران أيضًا اختلافات واضحة تؤدي إلى نتائج مختلفة تمامًا. الانقسام الخيطي هو انقسام نووي واحد ينتج عنه نواتان ، وعادة ما يتم تقسيمهما إلى خليتين جديدتين. النوى الناتجة عن الانقسام الانقسامي متطابقة وراثيا مع الأصل. لديهم نفس عدد مجموعات الكروموسومات: واحد في حالة الخلايا أحادية الصيغة الصبغية ، واثنان في حالة الخلايا ثنائية الصبغيات. من ناحية أخرى ، فإن الانقسام الاختزالي عبارة عن قسمين نوويين ينتج عنه أربع نوى ، تنقسم عادة إلى أربع خلايا جديدة. النوى الناتجة عن الانقسام الاختزالي ليست متطابقة جينيًا أبدًا ، وهي تحتوي على مجموعة كروموسوم واحدة فقط - هذا هو نصف عدد الخلية الأصلية ، والتي كانت ثنائية الصبغة (الشكل 7.2.4).

تحدث الاختلافات في نتائج الانقسام الاختزالي والانقسام الفتيلي بسبب الاختلافات في سلوك الكروموسومات خلال كل عملية. تحدث معظم هذه الاختلافات في العمليات في الانقسام الاختزالي الأول ، وهو تقسيم نووي مختلف تمامًا عن الانقسام. في الانقسام الاختزالي الأول ، تصبح أزواج الكروموسوم المتجانسة مرتبطة ببعضها البعض ، وترتبط ببعضها البعض ، وتختبر chiasmata وتقاطعًا بين الكروماتيدات الشقيقة ، وتصطف على طول لوحة الطور في رباعي مع ألياف مغزل من أقطاب مغزل معاكسة متصلة بكل حركية من متماثل في رباعي. كل هذه الأحداث تحدث فقط في الانقسام الاختزالي الأول ، وليس في الانقسام الفتيلي.

تنتقل الكروموسومات المتجانسة إلى أقطاب متقابلة أثناء الانقسام الاختزالي I وبالتالي يتم تقليل عدد مجموعات الكروموسومات في كل نواة مستقبلية من اثنين إلى واحد. لهذا السبب ، يشار إلى الانقسام الاختزالي الأول على أنه قسم الاختزال. لا يوجد مثل هذا الانخفاض في مستوى ploidy في الانقسام.

يعتبر الانقسام الاختزالي الثاني أكثر تشابهًا مع الانقسام الانقسامي. في هذه الحالة ، تصطف الكروموسومات المضاعفة (مجموعة واحدة فقط منها) في وسط الخلية مع وجود نواتج حركية مقسمة متصلة بألياف مغزل من أقطاب متقابلة. أثناء الطور الثاني ، كما هو الحال في الطور الانقسامي ، يتم تقسيم الحركية ويتم سحب الكروماتيد الشقيق إلى قطب واحد ويتم سحب الكروماتيد الشقيق الآخر إلى القطب الآخر. إذا لم يكن الأمر يتعلق بحقيقة وجود عمليات انتقال ، فإن المنتجين من كل قسم من الانقسام الاختزالي الثاني سيكونان متطابقين كما هو الحال في الانقسام الفتيلي ؛ بدلاً من ذلك ، فهي مختلفة لأنه كان هناك دائمًا تقاطع واحد على الأقل لكل كروموسوم. الانقسام الاختزالي الثاني ليس تقسيم اختزال لأنه على الرغم من وجود عدد أقل من نسخ الجينوم في الخلايا الناتجة ، لا تزال هناك مجموعة واحدة من الكروموسومات ، كما كان في نهاية الانقسام الاختزالي الأول.

ستعمل الخلايا الناتجة عن الانقسام الفتيلي في أجزاء مختلفة من الجسم كجزء من النمو أو استبدال الخلايا الميتة أو التالفة. حتى أنهم قد يشاركون في التكاثر اللاجنسي في بعض الكائنات الحية. الخلايا التي ينتجها الانقسام الاختزالي في كائن حي مهيمن ثنائي الصبغة مثل الحيوان ستشارك فقط في التكاثر الجنسي.

المفهوم في العمل

للحصول على رسم متحرك يقارن الانقسام والانقسام الاختزالي ، انتقل إلى هذا الموقع.

ملخص القسم

يتطلب التكاثر الجنسي أن تنتج الكائنات ثنائية الصبغيات خلايا أحادية الصيغة الصبغية يمكن أن تندمج أثناء الإخصاب لتكوين نسل ثنائي الصبغيات. الانقسام الاختزالي هو سلسلة من الأحداث التي ترتب وتفصل الكروموسومات في خلايا وليدة. خلال الطور البيني للانقسام الاختزالي ، يتم تكرار كل كروموسوم. في الانقسام الاختزالي ، هناك جولتان من الانقسام النووي ينتج عنه أربع نوى وأربع خلايا ابنة أحادية العدد ، كل منها نصف عدد الكروموسومات كالخلية الأم. أثناء الانقسام الاختزالي ، يتم إدخال التباين في نواة الابنة بسبب التقاطع في الطور الأول والمحاذاة العشوائية في الطور الأول. الخلايا التي ينتجها الانقسام الاختزالي فريدة وراثيًا.

يشترك الانقسام الاختزالي والانقسام في أوجه التشابه ، ولكن لهما نتائج مميزة. الانقسامات الانقسامية هي انقسامات نووية مفردة تنتج نوى ابنة متطابقة وراثيا ولها نفس عدد مجموعات الكروموسوم مثل الخلية الأصلية. الانقسامات الانقسامية هي قسمان نوويان ينتجان أربع نوى ابنت مختلفة وراثيًا وتحتوي على مجموعة كروموسوم واحدة بدلاً من المجموعتين اللتين تمتلكهما الخلية الأم. تحدث الاختلافات الرئيسية بين العمليات في القسم الأول من الانقسام الاختزالي. تنفصل الكروموسومات المتجانسة إلى نوى مختلفة أثناء الانقسام الاختزالي الأول مما يؤدي إلى انخفاض مستوى البلاوي. القسم الثاني من الانقسام الاختزالي يشبه إلى حد كبير الانقسام الانقسامي.

متعدد الخيارات

ينتج الانقسام الاختزالي ________ خلايا ابنة.

A. اثنان أحادي العدد
B. اثنان ثنائي الصبغيات
جيم أربعة أحادي العدد
أربعة دبلويد

ج

في أي مرحلة من الانقسام الاختزالي يتم فصل الكروماتيدات الشقيقة عن بعضها البعض؟

A. الطور الأول
الطور الثاني
طور الطور الأول
طور الطور الثاني

د

جزء الانقسام الاختزالي المشابه للانقسام هو ________.

A. الانقسام الاختزالي أنا
طور طور الأول
C. الانقسام الاختزالي II
D. interkinesis

ج

إذا كانت الخلية العضلية لكائن نموذجي تحتوي على 32 كروموسومًا ، فكم عدد الكروموسومات التي ستكون في مشيج من نفس الكائن الحي؟

أ 8
ب 16
ج 32
د 64

ب

إستجابة مجانية

اشرح كيف تساهم المحاذاة العشوائية للكروموسومات المتجانسة أثناء الطور الأول في التباين في الأمشاج الناتجة عن الانقسام الاختزالي.

تؤدي المحاذاة العشوائية إلى مجموعات جديدة من السمات. جاءت الكروموسومات التي ورثها الفرد المنتج للأمشاج بالتساوي من البويضة والحيوانات المنوية. في الطور الأول ، تصطف النسخ المكررة من الكروموسومات المتجانسة للأم والأب عبر مركز الخلية لتشكيل رباعي. اتجاه كل رباعي عشوائي. هناك فرصة متساوية أن الكروموسومات المشتقة من الأم سوف تواجه أيًا من القطبين. وينطبق الشيء نفسه على الكروموسومات المشتقة من الأب. يجب أن تحدث المحاذاة بشكل مختلف في كل الانقسام الاختزالي تقريبًا. نظرًا لأن الكروموسومات المتجانسة يتم تفكيكها في الطور الأول ، فإن أي مجموعة من الكروموسومات الأمومية والأبوية ستتحرك نحو كل قطب. الأمشاج المتكونة من هاتين المجموعتين من الكروموسومات سيكون لها مزيج من الصفات من والدي الفرد. كل مشيج فريد من نوعه.

ما هي الطرق التي يتشابه فيها الانقسام الاختزالي II مع انقسام الخلية ثنائية الصبغيات ويختلف عنها؟

يتشابه القسمان في أن الكروموسومات تصطف على طول لوحة الطور الطوري بشكل فردي ، مما يعني أنها غير مقترنة بالكروموسومات الأخرى (كما هو الحال في الانقسام الاختزالي الأول). بالإضافة إلى ذلك ، يتكون كل كروموسوم من كروماتيدات شقيقتين سيتم تفكيكهما. يختلف القسمان لأنه في الانقسام الاختزالي الثاني يوجد نصف عدد الكروموسومات الموجودة في خلية ثنائية الصبغيات من نفس النوع تخضع للانقسام. هذا لأن الانقسام الاختزالي قمت بتخفيض عدد الكروموسومات إلى حالة أحادية العدد.

قائمة المصطلحات

شياسماتا
(مفرد = chiasma) الهيكل الذي يتشكل عند نقاط التقاطع بعد تبادل المادة الوراثية
تقفز فوق. أو تجاوزت
(أيضًا ، إعادة التركيب) تبادل المواد الجينية بين الكروموسومات المتجانسة مما ينتج عنه صبغيات تضم جينات من كلا الوالدين للكائن الحي مكونًا خلايا تكاثرية
التخصيب
اتحاد خليتين فرديتين من كائنين منفصلين
الحركية
فترة راحة قد تحدث بين الانقسام الاختزالي الأول والانقسام الاختزالي الثاني ؛ لا يوجد تكرار للحمض النووي أثناء الحراك الداخلي
أنا
الجولة الأولى من انقسام الخلايا الانتصافية ؛ يشار إليه باسم قسم الاختزال لأن الخلايا الناتجة أحادية العدد
الانقسام الاختزالي الثاني
الجولة الثانية من انقسام الخلايا الانتصافية بعد الانقسام الاختزالي الأول ؛ يتم فصل الكروماتيدات الشقيقة عن بعضها البعض ، والنتيجة هي أربع خلايا أحادية العدد
المؤتلف
وصف شيء يتكون من مادة وراثية من مصدرين ، مثل الكروموسوم الذي يحتوي على كل من أجزاء الأم والأب من الحمض النووي
وحدة التخفيض
قسم نووي ينتج نواة ابنة لكل منها نصف عدد مجموعات الكروموسوم مثل نواة الوالدين ؛ الانقسام الاختزالي أنا قسم اختزال
خلية جسدية
جميع خلايا الكائن متعدد الخلايا باستثناء الخلايا المكونة للأمشاج
المشبك
تكوين ارتباط وثيق بين الكروموسومات المتجانسة خلال الطور الأول
تتراد
كروموسومان متماثلان مكرران (أربعة كروماتيدات) مرتبطان معًا بواسطة chiasmata أثناء الطور الأول

الطور البيني

خلال الطور البيني ، تخضع الخلية لعمليات نمو طبيعية بينما تستعد أيضًا لانقسام الخلية. لكي تنتقل الخلية من الطور البيني إلى الطور الانقسامي ، يجب استيفاء العديد من الشروط الداخلية والخارجية. يتم استدعاء المراحل الثلاث من الطور البيني جي1و S و G2.

جي1 المرحلة (الفجوة الأولى)

المرحلة الأولى من الطور البيني تسمى G1 المرحلة (الفجوة الأولى) لأنه ، من وجهة نظر مجهرية ، يظهر تغيير طفيف. ومع ذلك ، خلال G1 المرحلة ، الخلية نشطة جدا على المستوى البيوكيميائي. تقوم الخلية بتجميع اللبنات الأساسية للحمض النووي للكروموسومات والبروتينات المرتبطة بها بالإضافة إلى تراكم احتياطيات طاقة كافية لإكمال مهمة تكرار كل كروموسوم في النواة.

المرحلة S (تخليق الحمض النووي)

طوال الطور البيني ، يظل الحمض النووي في تكوين كروماتين شبه مكثف. في المرحلة S ، يمكن أن يستمر تكرار الحمض النووي من خلال الآليات التي تؤدي إلى تكوين أزواج متطابقة من جزيئات الحمض النووي - الكروماتيدات الشقيقة - التي ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالمنطقة المركزية. يتم أيضًا تكرار الجسيم المركزي خلال المرحلة S. سوف يؤدي المركزان للكروموسومات المتجانسة إلى ظهور المغزل الانقسامي ، وهو الجهاز الذي ينظم حركة الكروموسومات أثناء الانقسام. على سبيل المثال ، في مركز كل خلية حيوانية تقريبًا ، ترتبط الجسيمات المركزية بزوج من الأجسام الشبيهة بالقضيب ، المريكزات ، التي يتم وضعها في زوايا قائمة مع بعضها البعض. تساعد المريكزات في تنظيم انقسام الخلايا. ومع ذلك ، يجب أن نلاحظ أن المريكزات ليست موجودة في الجسيمات المركزية للكائنات حقيقية النواة الأخرى ، مثل النباتات ومعظم الفطريات.

جي2 المرحلة (الفجوة الثانية)

في G2 في المرحلة ، تقوم الخلية بتجديد مخازن الطاقة الخاصة بها وتوليف البروتينات اللازمة للتلاعب بالكروموسوم وحركته. يتم تكرار بعض عضيات الخلية ، ويتم تفكيك الهيكل الخلوي لتوفير الموارد لمرحلة الانقسام الفتيلي. قد يكون هناك نمو إضافي للخلايا خلال G2. يجب إكمال الاستعدادات النهائية للمرحلة الانقسامية قبل أن تتمكن الخلية من دخول المرحلة الأولى من الانقسام الفتيلي.


مراحل الانقسام الاختزالي

قبل الانقسام الاختزالي ، يتم تكرار الحمض النووي ، كما هو الحال في الانقسام. يتكون الانقسام الاختزالي بعد ذلك من قسمين من الخلايا ، يُعرفان باسم أنا و الانقسام الاختزالي الثاني. في القسم الأول ، الذي يتكون من مراحل مختلفة ، يتم فصل الحمض النووي المضاعف إلى خلايا ابنة. في التقسيم التالي ، الذي يلي الأول مباشرة ، يتم فصل الأليلين من كل جين إلى خلايا فردية.

فيما يلي وصف للقسمين والمراحل أو المراحل المختلفة لكل من الانقسام الاختزالي. تذكر ، قبل أن يبدأ الانقسام الاختزالي ، تم تكرار الحمض النووي ثنائي الصبغة عادة. هذا يعني أن هناك 4 نسخ من كل جين ، موجودة في مجموعتين كاملتين من الحمض النووي ، كل مجموعة بها أليلين. في الرسم البياني أدناه ، الكروموسومات الحمراء هي تلك الموروثة من الأم ، والأزرق من الأب.


يتم إنتاج الحيوانات المنوية بشكل مستمر في معظم الثدييات

في الثدييات ، هناك اختلافات كبيرة في طريقة إنتاج البويضات (تكوين البويضات) وطريقة إنتاج الحيوانات المنوية (تكوين الحيوانات المنوية). في الإناث البشرية ، على سبيل المثال ، تتكاثر الأوجونيا فقط في الجنين ، وتدخل في الانقسام الاختزالي قبل الولادة ، وتصبح كبويضات في الطور الأول للانقسام الاختزالي ، وفي هذه الحالة قد تبقى لمدة تصل إلى 50 عامًا. تنضج البويضات الفردية من هذا المخزون المحدود تمامًا ويتم التبويض على فترات ، بشكل عام واحدة تلو الأخرى ، بدءًا من سن البلوغ. على النقيض من ذلك ، في الذكور البشريين ، لا يبدأ الانقسام الاختزالي وتكوين الحيوانات المنوية في الخصيتين حتى سن البلوغ ثم يستمران بشكل مستمر في البطانة الظهارية لأنابيب طويلة للغاية وملفوفة بإحكام ، تسمى الأنابيب المنوية. تسمى الخلايا الجرثومية غير الناضجة الحيوانات المنوية (صيغة المفرد، spermatogonium) ، تقع حول الحافة الخارجية لهذه الأنابيب بجوار الصفيحة القاعدية ، حيث تتكاثر باستمرار عن طريق الانقسام. تتوقف بعض الخلايا الوليدة عن التكاثر وتتحول إلى الخلايا المنوية الأولية. تدخل هذه الخلايا في الطور الأول للانقسام الاختزالي ، حيث تشارك كروموسوماتها المتجانسة المزدوجة في العبور ، ثم تشرع في الانقسام الأول للانقسام الاختزالي لإنتاج اثنين الخلايا المنوية الثانوية ، يحتوي كل منها على 22 كروموسومًا جسميًا مكررًا وإما تكرار X أو كروموسوم Y مكرر. تنتقل الخلايا المنوية الثانوية المشتقة من كل خلية منوية أولية من خلال الانقسام الانتصافي الثاني لإنتاج أربعة نطفة ، كل منها يحتوي على عدد فردي من الكروموسومات الفردية. هذه النطفة أحادية الصيغة الصبغية تخضع بعد ذلك للتمايز المورفولوجي في الحيوانات المنوية (الشكل 20-27) ، والتي تهرب إلى تجويف النبيبات المنوية (الشكل 20-28). بعد ذلك تمر الحيوانات المنوية إلى البربخ ، أنبوب ملفوف يعلو الخصية ، حيث يخضعان لمزيد من النضج ويتم تخزينهما.

الشكل 20-27

مراحل تكوين الحيوانات المنوية. تتطور الحيوانات المنوية من الخلايا الجرثومية البدائية التي تهاجر إلى الخصية في وقت مبكر من التطور الجنيني. عندما ينضج الحيوان جنسيًا ، تبدأ الحيوانات المنوية في التكاثر بسرعة ، مما يؤدي إلى تكوين ذرية (أكثر).

الشكل 20-28

رسم مبسط للغاية لمقطع عرضي لنبيب منوي في خصية الثدييات. (أ) تحدث جميع مراحل تكوين الحيوانات المنوية الموضحة بينما تكون الأمشاج النامية في ارتباط وثيق بخلايا سيرتولي. تمتد هذه الخلايا الكبيرة (أكثر.)

من السمات المثيرة للاهتمام في تكوين الحيوانات المنوية أن الخلايا الجرثومية الذكرية النامية تفشل في إكمال الانقسام السيتوبلازمي (الحركية الخلوية) أثناء الانقسام والانقسام الاختزالي. وبالتالي ، تظل الحيوانات المستنسخة الكبيرة من الخلايا الوليدة المتمايزة التي انحدرت من نطفة واحدة ناضجة متصلة بجسور السيتوبلازم ، وتشكل مخلويًا (الشكل 20-29). تستمر الجسور السيتوبلازمية حتى نهاية تمايز الحيوانات المنوية ، عندما يتم إطلاق الحيوانات المنوية الفردية في تجويف النبيبات. هذا يفسر ملاحظة أن الحيوانات المنوية الناضجة تنشأ بشكل متزامن في أي منطقة معينة من النبيبات المنوية. ولكن ما هي وظيفة الترتيب المخلوي؟

الشكل 20-29

الجسور السيتوبلازمية في تطوير خلايا الحيوانات المنوية وسلائفها. تظل ذرية الحيوانات المنوية الناضجة متصلة ببعضها البعض عن طريق الجسور السيتوبلازمية خلال تمايزها إلى حيوانات منوية ناضجة. من أجل البساطة ، (المزيد)

على عكس البويضات ، تخضع الحيوانات المنوية لمعظم تمايزها بعد أن أكملت نواتها الانقسام الاختزالي لتصبح أحادية العدد. ومع ذلك ، فإن وجود الجسور السيتوبلازمية بينهما يعني أن كل حيوان منوي نامي أحادي الصيغة الصبغية يشترك في السيتوبلازم المشترك مع جيرانه. بهذه الطريقة ، يمكن تزويده بجميع منتجات جينوم ثنائي الصبغيات كامل. تطوير الحيوانات المنوية التي تحمل الكروموسوم Y ، على سبيل المثال ، يمكن تزويدها بالبروتينات الأساسية المشفرة بواسطة الجينات الموجودة على الكروموسوم X. وهكذا ، يوجه الجينوم ثنائي الصبغة تمايز الحيوانات المنوية تمامًا كما يوجه تمايز البويضات.

تم حفظ بعض الجينات التي تنظم تكوين الحيوانات المنوية في التطور من الذباب إلى البشر. ال داز الجين ، على سبيل المثال ، الذي يشفر بروتينًا مرتبطًا بـ RNA ويقع على كروموسوم Y ، يتم حذفه في العديد من الرجال المصابين بالعقم ، وكثير منهم لا يستطيعون إنتاج الحيوانات المنوية. اثنين ذبابة الفاكهة الجينات المتماثلة داز ضرورية لتكوين الحيوانات المنوية في الذباب. تعتبر البروتينات المرتبطة بـ RNA مهمة بشكل خاص في تكوين الحيوانات المنوية ، لأن العديد من الجينات المعبر عنها في سلالة الحيوانات المنوية يتم تنظيمها على مستوى ترجمة RNA.


يتطلب التكاثر الجنسي أن تنتج الكائنات ثنائية الصبغيات خلايا أحادية الصيغة الصبغية يمكن أن تندمج أثناء الإخصاب لتكوين نسل ثنائي الصبغة. تسمى العملية التي ينتج عنها خلايا أحادية الصيغة الصبغية بالانقسام الاختزالي. الانقسام الاختزالي هو سلسلة من الأحداث التي ترتب وتفصل الكروموسومات في خلايا وليدة. خلال الطور البيني للانقسام الاختزالي ، يتم تكرار كل كروموسوم. في الانقسام الاختزالي ، هناك جولتان من الانقسام النووي ينتج عنه أربع نوى وأربع خلايا ابنة أحادية العدد ، كل منها نصف عدد الكروموسومات كالخلية الأم. أثناء الانقسام الاختزالي ، يتم إدخال التباين في نوى الابنة بسبب التقاطع في الطور الأول والمحاذاة العشوائية في الطور الأول. الخلايا التي ينتجها الانقسام الاختزالي فريدة من نوعها وراثيًا.

يشترك الانقسام الاختزالي والانقسام في أوجه التشابه ، ولكن لهما نتائج مميزة. الانقسامات الانقسامية هي انقسامات نووية مفردة تنتج نوى ابنة متطابقة وراثيا ولها نفس عدد مجموعات الكروموسوم مثل الخلية الأصلية. الانقسامات الانقسام الاختزالي هي قسمان نوويان ينتجان أربع نوى ابنة مختلفة وراثيًا وتحتوي على مجموعة كروموسوم واحدة بدلاً من المجموعتين اللتين تمتلكهما الخلية الأم. تحدث الاختلافات الرئيسية بين العمليات في القسم الأول من الانقسام الاختزالي. تنفصل الكروموسومات المتجانسة إلى نوى مختلفة أثناء الانقسام الاختزالي الأول مما يؤدي إلى انخفاض مستوى البلاوي. القسم الثاني من الانقسام الاختزالي يشبه إلى حد كبير الانقسام الانقسامي.

تمارين

قائمة المصطلحات

شياسماتا: (مفرد = chiasma) الهيكل الذي يتشكل عند نقاط التقاطع بعد تبادل المادة الجينية

تقفز فوق. أو تجاوزت: (أيضًا ، إعادة التركيب) تبادل المواد الجينية بين الكروموسومات المتجانسة مما يؤدي إلى تكوين كروموسومات تضم جينات من كلا الوالدين للكائن الحي مكونًا الخلايا التناسلية

التخصيب: اتحاد خليتين فرديتين من كائنين منفصلين

الحركية: فترة راحة قد تحدث بين الانقسام الاختزالي الأول والانقسام الاختزالي الثاني لا يوجد تكرار للحمض النووي أثناء التحريك الحركي

الانقسام الاختزالي الأول: يشار إلى الجولة الأولى من انقسام الخلايا الانتصافية باسم الانقسام الاختزالي لأن الخلايا الناتجة أحادية العدد

الانقسام الاختزالي الثاني: الجولة الثانية من انقسام الخلايا الانتصافية بعد الانقسام الاختزالي ، يتم فصل الكروماتيدات الشقيقة عن بعضها البعض ، والنتيجة هي أربع خلايا أحادية الصيغة الصبغية الفريدة

المؤتلف: وصف شيء يتكون من مادة وراثية من مصدرين ، مثل الكروموسوم الذي يحتوي على كل من أجزاء الأم والأب من الحمض النووي

وحدة التخفيض: قسم نووي ينتج نواة ابنة لكل منها نصف عدد مجموعات الكروموسوم مثل الانقسام الاختزالي للنواة الأبوية I هو قسم اختزال

خلية جسدية: جميع خلايا الكائن متعدد الخلايا باستثناء الخلايا المكونة للأمشاج

المشبك: تكوين ارتباط وثيق بين الكروموسومات المتجانسة خلال الطور الأول

تتراد: كروموسومان متماثلان مكرران (أربعة كروماتيدات) مرتبطان ببعضهما البعض بواسطة chiasmata أثناء الطور الأول


شاهد الفيديو: علم الأحياء. الفصل الاولالخلية. الانقسام الاختزالي الجزء الثاني (شهر نوفمبر 2022).