چرا در میوز باید در سلولهای تولید شده نصف کروموزومهای سلول اولیه وجود داشنه باشه؟
آخرین به روز رسانی: 19 فوریه 1401 زمان مطالعه: 10 دقیقه
میوز فرآیندی است که در حیوانات در حال تولید مثل جنسی و سلول های یوکاریوتی رخ می دهد. این تقسیم باعث کاهش تعداد کروموزوم های یک سلول قبل از تولید مثل می شود. این سلول ها که کروموزوم های کاهش یافته دارند، در بسیاری از موجودات به گامت هایی مانند تخمک و اسپرم تمایز می یابند. سپس گامت ها می توانند در طی تولید مثل و لقاح با یکدیگر ترکیب شوند و یک زیگوت یا تخمک جدید ایجاد کنند. از آنجایی که در طول میوز تعداد آلل ها کاهش می یابد، از همجوشی دو گامت، تخمی با تعداد آلل های مشابه والدین تولید می شود. در موجودات دیپلوئید، ژنوم تخمک حاوی دو نسخه از هر ژن است.
فهرست مطالب این نوشته
تصویر ۱: دو گامت مادری و پدری با نام‌های تخمک و اسپرم به صورت هاپلوئید تشکیل می‌شوند که در صورت لقاح می‌توانند سلول تخم دیپلوئیدی را تولید کنند.
عملکرد و هدف میوز
در اکثر حیوانات، میوز انجام می شود تا اطمینان حاصل شود که با تولید مثل جنسی در نسل جدید، تعداد کروموزوم افراد با والدین یکسان است. در عمل لقاح، دو سلول یا دو گامت در کنار هم قرار می گیرند و به یک سلول جدید به نام “زیگوت” تبدیل می شوند. اگر تعداد نسخه های آللی هر ژن در گامت های سازنده زیگوت به یک نسخه کاهش نیابد و در دو نسخه باقی بماند، در کودکان 4 نسخه از هر ژن وجود خواهد داشت.
تصویر ۲: ایجاد خطا در میوز باعث تولید گامت‌هایی با کروموزم‌ها کاهش نیافته میشود که این گامت‌ها سلولهای تخم پلی‌پلوئیدی را تولید می‌کنند.
در بسیاری از حیوانات به ویژه انسان و سایر حیوانات باعث ایجاد نقص در رشد و نمو ارگانیسم می شود. در سایر موجودات مانند گیاهان، پلی پلوئیدی (بیش از دو نسخه از آلل های یک ژن) رایج است که در آن نسخه های زیادی از یک ژن وجود دارد. در گیاهان، پلی پلوئیدی گاهی اوقات می تواند ویژگی های مفیدی را در گیاه ایجاد کند. گیاه فعلی گندم و میوه موز که معمولا در سراسر جهان کشت می شود از نوع پلی پلوئید هستند که خواص مطلوب تری نسبت به گیاه دیپلوئید دارند.
تصویر ۳: پلی پلوئیدی در گیاهان. در حالت طبیعی و دیپلوئيدی موز به صورت میوه‌ای با دانه‌های فراوان است. اما زمانی که این گیاه با بذرهای پلی‌پلوئیدی تولید شده و رشد کند، میوه موز بدون دانه تولید میشود که بسیار مطلوب تر از حالت دیپلوئید است. به همین دلیل گاهی پلی‌پلوئیدی در گیاهان مفید و مطلوب است.
میوز در دو مرحله متمایز رخ می دهد و هر مرحله دارای مراحل مختلف است. در این مقاله به بررسی جزئیات رویدادهای هر مرحله از میوز تا تشکیل گامت های نهایی می پردازیم.
مراحل میوز
قبل از شروع میوز، مانند میتوز، DNA تکثیر و تکثیر می شود. میوز سلول را به دو مرحله تقسیم می کند و سلول های دختر تولید می کند. هر یک از این مراحل میوز I و میوز II نامیده می شوند.
در مرحله اول تقسیم سلولی میوز که خود از فازهای مختلفی تشکیل شده است، DNA سلول اولیه همانندسازی شده و DNA سلول های دختر را به دو قسمت تقسیم می کند.
در مرحله دوم که بلافاصله پس از اتمام مرحله اول اتفاق می افتد، دو آلل هر ژن از هم جدا می شوند تا وارد سلول های جداگانه شوند. در زیر توضیحات دو مرحله و مراحل مختلف هر تقسیم میوز آورده شده است.
به خاطر داشته باشید که DNA قبل از شروع هر تقسیم میوز دو برابر می شود. به این معنی که در ابتدای هر میوز 4 نسخه از هر ژن وجود دارد که در 2 مجموعه کامل DNA وجود دارد و هر مجموعه دارای 2 آلل است.
در تصویر زیر کروموزوم های قرمز کروموزوم هایی هستند که از مادر و کروموزوم های آبی کروموزوم هایی هستند که از پدر به ارث رسیده اند. در این تصویر مراحل تقسیم میوز پس از دو برابر شدن DNA نشان داده شده است. به همین دلیل، کروموزوم های قرمز و آبی با حرف X (حالت فشرده کروموزومی) نشان داده می شوند. هر یک از این کروموزوم های X شکل از دو کروماتید خواهر یا DNA تکراری تشکیل شده است. کروموزوم ها توسط ناحیه سانترومر به مرکز سلول متصل می شوند که می توانند در مراحل بعدی همان ناحیه از یکدیگر جدا شده و به عنوان کروموزوم های جداگانه در سلول های جدید قرار گیرند.
تصویر 4: مراحل میوز (۱ و ۲) به طور خلاصه آمده است.
انجام دهم
در مرحله اول میوز، دو سلول ایجاد می شود که دارای یک مجموعه کروموزوم حاوی دو نسخه از آلل های هر ژن هستند. این مرحله از میوز در اکثر مراحل مختلف انجام می شود و در ادامه خواهیم دید که این مراحل چگونه پیش می روند. برای کسب اطلاعات بیشتر و درک بهتر نحوه تقسیم میوز و میتوز و فرآیندهای سلولی مربوط به آنها می توانید به فرا درس زیر مراجعه کنید.
برای مشاهده فیلم آموزش زیست شناسی سلولی و مولکولی – مفاهیم بنیادی و مقدماتی اینجا کلیک کنید.
تصویر 5: مراحل تقسیم میوز یک
پروفاز I
پروفاز I اولین مرحله میوز I است. این مرحله مشابه پروفاز میتوز است، بنابراین در این مرحله کروموزوم ها متراکم شده و به سمت وسط سلول حرکت می کنند. در این حالت، غشای هسته ای از بین می رود که به میکروتوبول های انشعاب سانتریول ها در دو طرف سلول اجازه می دهد تا به پروتئین های “Kinetochore” در ناحیه مرکزی یا سانترومر هر کروموزوم متصل شوند.
برخلاف میتوز، هر کروموزوم با کروموزوم همولوگ خود جفت می شود و چهار ساختار کروماتید به نام “تتراد” را تشکیل می دهد. این جفت شدن را می توان در کروموزوم های قرمز و آبی در تصویر زیر مشاهده کرد. این مرحله در میتوز وجود ندارد.
تصویر 6: ساختمان تتراد؛ تترادها از دو کروموزوم همولوگ و ۴ کروماتید خواهری تشکیل شده‌اند.
“کمپلکس پروتئین سیناپتونمال” به صورت چهارتایی بین دو کروموزوم همولوگ ایجاد می شود و در طی میوز به عنوان واسطه ای برای نوترکیبی و “تقاطع” در سلول های یوکاریوتی عمل می کند.
تمام وقایعی که میوز را از میتوز جدا می کند در مرحله اول رخ می دهد. این مرحله خود به 5 قسمت مختلف تقسیم می شود که شامل موارد زیر می شود:
“Leptotene”: در قسمت اول پروفاز اول، کروموزوم ها متراکم شده و توسط تلومرهای خود به غشای هسته متصل می شوند.
“Zygotene”: در زیگوتن، سیناپس ها در ناحیه سیناپتونم بین دو کروموزوم همولوگ تشکیل می شوند.
“Pachytene”: متقاطع بین دو کروماتید غیر خواهر رخ می دهد.
“Diplotene”: سیناپس های تشکیل شده با ناپدید شدن کمپلکس سیناپتونمال از بین می روند. کروموزوم های همولوگ در محل “کیاسم ها” به هم متصل می مانند. Chiasmata مکانی از کروموزوم ها است که در آن متقاطع رخ می دهد.
“Diakinesis”: در این مرحله کروموزوم ها در متراکم ترین حالت خود هستند و غشای هسته ای به تدریج در حال از بین رفتن است و سلول آماده ورود به متافاز یک می شود.
تصویر ۷: مراحل پروفاز یک
متافاز I
در “متافاز I” میوز I، جفت های همولوگ کروموزوم ها در وسط سلول روی “صفحه متافاز” قرار می گیرند. به این مرحله تقسیم کاهش می گویند. در متافاز، کروموزوم های همولوگ که حاوی دو آلل متفاوت برای هر ژن هستند از هم جدا می شوند. همانطور که در تصویر زیر نشان داده شده است، در حالی که کروموزوم ها با جفت های همولوگ خود در صفحه متافاز قرار دارند، هیچ ترتیب یا مکانیزمی وجود ندارد که کروموزوم های مادری یا پدری در کدام سمت قرار گیرند. این فرآیند به لطف مکانیسم های مولکولی خاصی انجام می شود که از “قانون تفکیک” پیروی می کنند. این قانون می گوید که دو آلل از هر صفت در هنگام تشکیل گامت ها از هم جدا می شوند و در هنگام تشکیل یک زیگوت جدید، آلل ها به طور تصادفی در هر سلول قرار می گیرند.
تصویر ۸: متافاز یک
در واقع، قانون تفکیک به ما می گوید که هر آلل شانس برابری برای انتقال به فرزندان دارد. در اولین متافاز میوز، آلل ها از هم جدا می شوند و امکان وقوع این پدیده را فراهم می کنند. در میوز II، هر آلل به گامت های جداگانه منتقل می شود.
در میتوز، تمام کروموزوم ها از سانترومرهای خود در مرکز سلول ها ردیف می شوند و کروماتیدهای خواهر هر کروموزوم از هم جدا می شوند و به عنوان کروموزوم های سلولی جدید شناخته می شوند. در این تقسیم، جفت کروموزوم های همولوگ در یک خط جفت نمی شوند و در واقع هر کروموزوم از ناحیه سانترومر به دو نیم شده و به سلول های جدید می رود، بنابراین هر کروموزوم در سلول های جدید دارای دو آلل متفاوت از یک ژن است. اگرچه این آلل ها یکسان هستند، اما از یک منبع والدین می آیند. در میوز، کروموزوم های همولوگ 2 آلل در سلول های نهایی باقی می گذارند، اما آنها روی کروماتیدهای خواهر قرار دارند و از همان منبع DNA می آیند.
همچنین، در طول متافاز I، کروموزومهای همولوگ می‌توانند قسمت‌هایی از خود را با کروموزوم همولوگ خود از طریق فرآیند عبور از یکدیگر مبادله کنند. این پدیده از قانون ژنتیکی به نام قانون طبقه بندی مستقل پیروی می کند. این قانون می گوید که صفات مستقل از یکدیگر به ارث می رسند. برای صفات متعلق به کروموزوم های مختلف، این قانون قطعا در همه زمان ها صادق است. در حالی که برای صفات موجود در یک کروموزوم، بر اساس آرایش مستقل ژن‌ها، ممکن است DNA مادر و پدری هر دو دچار نوترکیبی شوند و در این حالت می‌توان این صفات را تقریباً نامحدود به نسل جدید منتقل کرد.
آنافاز I
آنافاز I میوز مشابه این مرحله از میتوز است. در این مرحله، کروموزوم ها توسط سانتریول ها به طرف مقابل سلول کشیده می شوند. این کشیدگی زمانی رخ می دهد که کروماتیدهای خواهر در سانترومر متصل می مانند و در طول آنافاز میوز I از هم جدا نمی شوند. یعنی در این مرحله کروموزوم های همولوگ جدا می شوند و کروماتیدهای خواهر به هم متصل می مانند.
تصویر ۹: آنافاز یک
تلوفاز I
در تلوفاز I، کروموزوم ها کاملاً از هم جدا شده اند و یک پوشش هسته ای جدید در اطراف آنها تشکیل می شود. غشای پلاسمایی طی فرآیند «سیتوکینز» به دو قسمت تقسیم می شود و دو سلول مجزا به طور کامل ایجاد می شود. سیتوکینز فرآیندی است که در آن سیتوپلاسم تقسیم می شود و به تدریج یک غشای پلاسمایی بین دو سلول تشکیل می شود تا اینکه به طور کامل از هم جدا شوند.
تصویر ۱۰: تلوفاز یک
نتایج میوز I
در پایان اولین میوز، دو سلول جدید با ژنوم هاپلوئید، اما با دو نسخه از هر ژن، ایجاد می شود. لازم به ذکر است که اگرچه برای هر ژن دو آلل وجود دارد، اما آلل ها بر روی نسخه هایی از کروماتیدهای خواهر قرار دارند. بنابراین در این حالت سلول ها هاپلوئید هستند.
مراحل میوز II
سلول های تولید شده از میوز I پس از گذراندن یک دوره استراحت کوتاه به نام «اینترکینزیس» وارد مرحله دوم میوز یعنی میوز II می شوند.
تصویر ۱۱: مراحل تقسیم میوز دو
پروفاز II
پروفاز دوم مشابه پروفاز اول است. در این مرحله پوشش هسته ای از بین می رود و سانتریول ها تشکیل می شوند. میکروتوبول ها در سراسر سلول گسترش می یابند تا به کینتوکور کروماتیدهای منفرد در ناحیه سانترومر متصل شوند. در پروفاز دو، کروموزوم ها به وسط سلول کشیده می شوند تا در صفحه متافاز قرار گیرند.
متافاز II
در متافاز دوم، مشابه آنچه در میتوز اتفاق می افتد، کروموزوم ها در سانترومرهای خود در صفحه متافاز قرار می گیرند. در متافاز، هر یک از کروماتیدهای خواهر در دو طرف صفحه متافاز قرار دارند. در این مرحله، سانترومرها هنوز توسط پروتئین “کوهزین” به یکدیگر مرتبط هستند. کوهزین یک کمپلکس پروتئینی است که جداسازی کروماتیدهای خواهر را در طول تقسیم سلولی تنظیم می کند. این پروتئین کروماتیدهای خواهر را پس از تکثیر DNA تا آنافاز متصل نگه می دارد. وقتی این پروتئین از بین رفت، کروماتیدهای خواهر جدا می شوند.
تصویر ۱۲: پروتئین کوهسین (بخش های سبز رنگ) و نقش آن در اتصال کروماتیدها و کروموزوم‌ها به یکدیگر در طول تقسیم میوز
آنافاز II
در آنافاز دو، کروماتیدهای خواهر به طور کامل از هم جدا می شوند و اکنون کروموزوم های خواهر نامیده می شوند. این کروموزوم ها به سمت سانتریول های هر قطب سلول جذب می شوند. جدا شدن این کروموزوم های خواهر نشان دهنده پایان تقسیم DNA است. برخلاف اولین تقسیم میوز، این تقسیم را «تقسیم مساوی» می‌نامند، زیرا پس از این تقسیم، هر سلول با همان تعداد کروموزوم تشکیل میشود، تنها تفاوت این است که سلولهای ایجاد شده از هر کروموزوم تنها یک نسخه دارند.
تلوفاز II
در این فاز همانند تلوفاز یک، سلول به دو قسمت تقسیم شده و کروموزوم ها در دو قطب مخالف سلول قرار می گیرند. در این حالت با انجام سیتوکینز، سیتوپلاسم نیز تقسیم شده و یک پوشش هسته ای در اطراف کروموزوم ها ایجاد می شود.
نتایج میوز II
در پایان میوز دوم، چهار سلول وجود دارد که از نظر تعداد کروموزوم هاپلوئید هستند و هر کدام فقط یک نسخه از ژنوم را حمل می کنند. این سلول ها اکنون می توانند به گامت (تخمک در ماده ها و اسپرم در مردان) تبدیل شوند.
نمونه هایی از موزها
میوز در تمام ارگانیسم هایی که از طریق جنسی تولید مثل می کنند رخ می دهد. در این قسمت به چند نمونه از این موجودات و چگونگی میوز آن ها اشاره می کنیم.
میوز انسانی
میوز انسانی در اندام های جنسی رخ می دهد. بیضه های مرد اسپرم و تخمدان های ماده تخمک تولید می کنند. اما قبل از اینکه این گامت ها ساخته شوند، DNA باید تجزیه شود. انسان ها دارای 23 کروموزوم مجزا هستند که به صورت جفت های همولوگ بین DNA مادر و پدر وجود دارند، به این معنی که هر سلول دارای 46 کروموزوم است.
قبل از میوز، DNA در داخل سلول تکثیر و تکثیر می شود و ژنوم را می توان در تصویر هسته سلول به صورت 92 کروماتید خواهر و 46 کروموزوم مشاهده کرد. هر جفت کروماتید خواهر در یک مجموعه به کروموزوم های خواهر (مادری یا پدری) مرتبط است. به این جفت ها کروموزوم های همولوگ می گویند.
در طول اولین میوز، این کروموزوم های همولوگ در وسط سلول قرار می گیرند و تقسیم می شوند. با تقسیم این کروموزوم ها، 23 کروموزوم در هر سلول تولید شده باقی می ماند که هر کروموزوم از کروماتیدهای خواهر تشکیل شده است. این کروماتیدها ممکن است دیگر یکسان نباشند، زیرا گاهی اوقات تلاقی ها در طول اولین متافاز میوز رخ می دهد. با ادامه میوز و میوز دوم، کروماتیدهای خواهر در سلول های جداگانه قرار می گیرند و چهار سلول تولید می شود که هر کدام دارای 23 کروموزوم و هاپلوئید هستند.
کرم میوه
مگس های میوه در سلول های طبیعی خود دارای 4 جفت یا 8 کروموزوم هستند. قبل از میوز، هر کروموزوم تکرار می شود و 8 کروموزوم با 16 کروماتید خواهر تشکیل می دهد. پس از میوز I، 2 سلول تشکیل می شود که هر کدام فقط 4 کروموزوم دارند.
تصویر ۱۳: مگس میوه
در این مرحله، هر کروموزوم همچنان از 2 کروماتید خواهر تشکیل شده است (امکان عبور از آن در اولین متافاز وجود دارد). پس از اتمام میوز I، مرحله دوم میوز انجام می شود و 4 سلول ایجاد می شود که دارای 4 کروموزوم هستند (با یک کپی از آلل های ژن). هنگامی که دو گامت با هم ترکیب می شوند تا یک مگس میوه جدید ایجاد کنند، تخم یا زیگوت حاصل دارای 8 کروموزوم یا 4 جفت کروموزوم است که هر یک از 4 کروموزوم از کروموزوم های والدین می آیند.
اگر این مقاله برای شما مفید بود، آموزش ها و مطالب زیر را نیز توصیه می کنیم:
فیلم آموزش زیست شناسی سلولی و مولکولی – مبانی و مقدمه
زیست شناسی سلولی و موضوعات مرتبط با آن یکی از اساسی ترین دروسی است که تمامی رشته های زیست شناسی و در میان دروس عمومی رشته های پزشکی مشترک هستند. بنابراین، برای درک بهتر مکانیسم های فیزیولوژیکی در حیوانات و گیاهان، توصیه می کنیم از آموزش زیست شناسی سلولی استفاده کنید. با این آموزش می توانید تمام مراحل دقیق تقسیم سلولی، میتوز و میوز را یاد بگیرید.
این آموزش توسط جناب آقای فرشید شیرافکن (دانشجوی دکتری بیوانفورماتیک) ارائه شده است که تمامی مباحث مرتبط با سلول به جز همانندسازی و رونویسی و در قالب 9 درس شامل بیومولکول ها، سلول ها، پروتئین ها، ساختار اسیدهای نوکلئیک – DNA و RNA ارائه شده است. همانندسازی، رونویسی، ترجمه، تنظیم بیان ژن، تقسیم سلولی، کروموزوم، چرخه سلولی، میتوز، میوز نشان داده شده است. مدت زمان این آموزش 7 ساعت و 6 دقیقه می باشد.
برای مشاهده فیلم آموزش زیست شناسی سلولی و مولکولی – مفاهیم بنیادی و مقدماتی اینجا کلیک کنید.
شکوفه دلخواهی (+)
شکوفه دلخواهی کارشناس ارشد نانوبیوتکنولوژی است. فعالیت‌های علمی و کاری او در زمینه تکنیک‌های زیست فناوری و طراحی نانوزیست‌حسگر بوده و اکنون در مجله فرادرس آموزش‌های زیست‌شناسی می‌نویسد.
مطالب مرتبط
برچسب‌ها
Meiosis یا Kastman [1] نوعی تقسیم هسته سلولی است که در آن تعداد کروموزوم های سلول به نصف کاهش می یابد.
.mw-parser-output .ambox{border:1px solid #a2a9b1;border-right:10px solid #36c;background-color:#fbfbfb;box-sizing:border-box}.mw-parser-output .ambox+link+.ambox,.mw-parser-output .ambox+link+style+.ambox,.mw-parser-output .ambox+link+link+.ambox,.mw-parser-output .ambox+.mw-empty-elt+link+.ambox,.mw-parser-output .ambox+.mw-empty-elt+link+style+.ambox,.mw-parser-output .ambox+.mw-empty-elt+link+link+.ambox{margin-top:-1px}html body.mediawiki .mw-parser-output .ambox.mbox-small-left{margin:4px 0 4px 1em;overflow:hidden;width:238px;border-collapse:collapse;font-size:88%;line-height:1.25em}.mw-parser-output .ambox-speedy{border-right:10px solid #b32424;background-color:#fee7e6}.mw-parser-output .ambox-delete{border-right:10px solid #b32424}.mw-parser-output .ambox-content{border-right:10px solid #f28500}.mw-parser-output .ambox-style{border-right:10px solid #fc3}.mw-parser-output .ambox-move{border-right:10px solid #9932cc}.mw-parser-output .ambox-protection{border-right:10px solid #a2a9b1}.mw-parser-output .ambox .mbox-text{border:none;padding:0.25em 0.5em;width:100%}.mw-parser-output .ambox .mbox-image{border:none;padding:2px 0.5em 2px 0;text-align:center}.mw-parser-output .ambox .mbox-imageright{border:none;padding:2px 0 2px 0.5em;text-align:center}.mw-parser-output .ambox .mbox-empty-cell{border:none;padding:0;width:1px}.mw-parser-output .ambox .mbox-image-div{width:52px}html.client-js body.skin-minerva .mw-parser-output .mbox-text-span{margin-right:23px!important}@media(min-width:720px){.mw-parser-output .ambox{margin:0 10%}}
در میوز، کروموزوم یا کروموزوم‌ها، مضاعف می‌شوند (اینترفاز) و کروموزومهای همتا اطلاعات ژنتیکی را در طول اولین تقسیم (میوز ۱)، رد و بدل می‌کنند (کراسینگ اور). یاخته‌های دختر، دوباره در میوز ۲ تقسیم می‌شوند و کروماتیدهای خواهری را تقسیم می‌کنند و گامتهای هاپلوئید را تشکیل می‌دهند. دو گامت در طول لقاح به هم می‌پیوندند و یک سلول دیپلوئید را با مجموعهٔ کاملی از کروموزومهای همتا تشکیل می‌دهند.
تقسیم میتوز سلول هایی را تولید می کند که دقیقاً مشابه سلول مادر هستند. در نتیجه، این تقسیم به تنهایی نمی تواند پاسخگوی تنوع دنیای زنده باشد. تنوع جهان زنده به دلیل این نوع تقسیم سلولی است که میوز نامیده می شود.
برای تولید مثل، بسیاری از موجودات زنده گامت (سلول های جنسی) تولید می کنند و به آنها اجازه می دهند با یکدیگر ترکیب شوند. گامت ها هاپلوئید هستند. اگر سلولهای جنسی هاپلوئید نبودند، تعداد کروموزومهای هر نسل دو برابر نسل قبلی بود و زندگی موجودات عملاً در خطر بود. در طول میوز، چهار سلول هاپلوئید از یک سلول دیپلوئید بیرون می‌آیند.
میوز نوعی تقسیم هسته سلولی است که در آن تعداد کروموزوم ها به نصف کاهش یافته و سلول های تخصصی مسئول تولید مثل (گیم ها در حیوانات و برخی موجودات دیگر یا هاگ در برخی موجودات دیگر) تولید می شوند. میوز برای تولید مثل جنسی ضروری است و در تمام یوکاریوت ها (همچنین پروکاریوت ها) که از طریق جنسی تولید مثل می کنند رخ می دهد. میوز در آرکی باکتری ها و باکتری ها رخ نمی دهد. زیرا تولید مثل آنها با روش های دیگری مانند تقسیم باینری انجام می شود.
قبل از شروع میوز، سلول مراحل اینترفاز را می گذراند، دقیقاً مانند مرحله میانی میتوز . در طی این مراحل، مولکول های DNA تکثیر می شوند (در مرحله ساخت چرخه سلولی) و سلول برای تقسیم آماده می شود.
در سلول های یوکاریوتی و حیواناتی که تولید مثل جنسی دارند، میوز انجام می شود. از آنجا که تقسیم میتوز منجر به تشکیل سلول های دختر مانند سلول مادر و با تعداد کروموزوم های یکسان می شود، بنابراین این تقسیم نمی تواند تنوع موجود در جهان موجودات را توضیح دهد. به همین دلیل، تقسیم میوز تنها راه حل در این موجودات است، تعداد کروموزوم های سلولی در هنگام تولید مثل کاهش می یابد و سلول های جنسی با نصف تعداد کروموزوم ها تولید می شوند. گامت ها هاپلوئید هستند و از سلول های دیپلوئید تشکیل شده اند. انواع تقسیم سلولی در کتاب های علوم پایه ششم، هفتم و هشتم بیان شده است. برای آشنایی بیشتر با میوز، این مقاله جهان شیمی فیزیک به ما کمک خواهد کرد.
فهرست :
1- تقسیم سلولی چیست؟
2- تقسیم میوز چیست؟
3- مراحل میوز تقسیم 1
1-3- پروفاز 1
2-3- متافاز 1
3-3- آنافاز 1
4-3- تلوفاز 1
4- مراحل میوز 2
1-4- پروفاز 2
2-4- متافاز 2
3-4- آنافاز 2
4-4- تلوفاز 2
5- تقسیم میوز در انسان
6- تفاوت میوز و میتوز
1- تقسیم سلولی چیست؟
برای انجام تقسیم سلولی، سلول باید در حین رشد آمادگی لازم را پیدا کند. ابتدا با رونویسی از ماده ژنتیکی و تشکیل مولکول های جدید DNA، سلول ها تقسیم شده و سلول های دختر از سلول مادر به دست می آیند. پس از رشد کافی، سلولهای دختر می‌توانند مانند سلولهای مادر تقسیم شوند و سلولهای دختر جدید ایجاد کنند. این فرآیند که به صورت یک چرخه تکرار می شود، چرخه سلولی نامیده می شود. سلولها بر اساس نوع آنها به روشهای دوتایی در سلولهای پروکاریوتی و تقسیمات میتوزی و میوزی در سلولهای یوکاریوتی تقسیم می شوند.
تقسیم سلولی چیست؟
تقسیم سلولی در سلول های غیرجنسی یوکاریوت ها دارای دو مرحله است: فاز اینترفاز (سلول رشد می کند و مولکول DNA رونویسی می شود) و فاز میتوز (کروموزوم ها به دو قسمت تقسیم می شوند و سیتوپلاسم تقسیم می شود).
میتوز دارای پنج مرحله است: پروفاز، پرومتافاز، متافاز، آنافاز و تلوفاز. در میتوز انسانی، دو سلول دختر با تعداد کروموزوم مساوی از هر سلول والد تولید می شود. در زیر تقسیم میوز در سلول های جنسی یوکاریوتی را توضیح خواهیم داد.
2- تقسیم میوز چیست؟
برای تولید مثل در ارگانیسم های در حال تولید مثل جنسی، گامت ها (سلول های جنسی) از سلول های زاینده توسط میوز تولید می شوند. تعداد کروموزوم ها در گامت های تولید شده (تخمک یا اسپرم) نیمی از کروموزوم های سلول مادر است. به همین دلیل است که وقتی تخمک (زیگوت) از ترکیب گامت های نر و ماده تولید می شود، تعداد کروموزوم ها برابر با یک سلول طبیعی است. در غیر این صورت، هر تخمک باید دو برابر بیشتر از سلول های واقعی کروموزوم داشته باشد و هر نسل دو برابر نسل قبلی کروموزوم داشته باشد که خلاف واقعیت است.
تقسیم میوز چیست؟
همچنین :
در میوز، چهار سلول دختر از هر سلول والد تشکیل میشود که نصف تعداد کروموزومهای سلول مادر را دارند. میوز دارای دو مرحله تقسیم هسته ای است که به نام های میوز 1 و میوز 2 شناخته می شوند. هر یک از این تقسیمات میوز دارای مراحل پروفاز، متافاز، آنافاز و تلوفاز هستند. در میوز 1 همانندسازی DNA صورت می گیرد و برای سلول های دختر به دو قسمت تقسیم می شود. در میوز 2، آلل های تشکیل شده از هم جدا شده و هر کدام وارد یک سلول دختر می شوند.
3- مراحل تقسیم میوز 1:
مرحله تقسیم میوز 1 دو سلول را ایجاد می کند که کروموزوم های آنها دارای دو آلل از هر ژن هستند. Meuse 1 دارای مراحل زیر است.
۱-۳- پروفاز ۱ :
این مرحله از میوز شبیه مرحله پروفاز میتوز است و شامل تراکم کروموزوم ها و حرکت آنها به سمت مرکز سلول است. تخریب غشای سلولی ممکن است شرایطی را فراهم کند که اتصال میکروتوبول ها به پروتئین های کینتوکور در سانترومر را تسهیل کند. در این مرحله تترادها که چهار ساختار کروماتید هستند از جفت شدن هر کروموزوم با همتای خود تشکیل می شوند. پروفاز 1 میوز دارای 5 مرحله است.
پروفاز ۱
لپتوتن :
در این مرحله، کرومورهایی که شبیه دانه های تسبیح هستند و به شکل تخم های دراز و پیچ خورده هستند، از کروموزوم ها تشکیل می شوند. در این مرحله مولکول های DNA تکثیر و دو برابر شده و کروموزوم ها متراکم شده اند.
زیگوتن :
در مرحله زیگوت، یک تتراد تشکیل می شود و کروموزوم های یکسان با نیروی خاصی جفت می شوند.
پاکی تین :
ضخیم شدن کروموزومی در مرحله خالص سازی اتفاق می افتد. در یک تتراد، یک کروماتید با پیچیدن دور کروماتید خواهرش کوتاه می شود. کروماتیدها سانترومرهای خاص خود را دارند. در این مرحله قطعات بین کروماتیدهای خواهر رد و بدل می شوند.
دیپلوتن :
جداسازی کروموزوم ها در اینجا اتفاق می افتد به جز در قسمت هایی که تبادل بین کروماتیدها صورت گرفته است. این تبادلات از طریق تلاقی کروموزومی است که می تواند کروماتیدهای نوترکیب ایجاد کند و ژن ها مبادله شوند.
دیاکینز :
کوتاه شدن و ضخیم شدن کروموزوم ها و کشیده شدن آنها به سمت محیط هسته در این مرحله است. در اینجا کروموزوم های جفت شده از قسمت تلومر به هم متصل می مانند و کاملاً از هم جدا نمی شوند و یک حلقه تشکیل می شود. تشکیل دوک، از دست دادن هسته و قرارگیری کروموزوم ها در صفحه متافاز در دیاکینزیس صورت می گیرد.
۲-۳- متافاز ۱ :
در قسمت استوایی و صفحه متافاز، با الیاف دوک است که تترادها در یک راستا قرار می گیرند. در این مرحله که متافاز 1 است، کروموزوم های همولوگ جدا می شوند. کروموزوم های همولوگ که برای هر ژن دو آلل دارند، با مکانیسم خاصی در این صفحه وجود ندارند تا مشخص شود کروموزوم پدری یا مادری کدام طرف است. کروموزوم ها بر اساس قانون تفکیک قرار می گیرند که بیان می کند با تشکیل گامت ها، دو آلل از هم جدا می شوند و چینش آنها به صورت تصادفی در هنگام تشکیل تخم است.
متافاز ۱
نکته :
کروموزوم ها در مرکز سلول از سانترومر خود در تقسیم میتوز قرار می گیرند و کروماتیدهای خواهر از هم جدا می شوند. در میوز، کروموزوم ها از ناحیه سانترومر جدا می شوند و هر کروموزوم با آلل های مختلف یک ژن وارد سلول می شود. بنابراین، در این تقسیم، کروموزوم های همولوگ در یک خط جفت نمی شوند.
۳-۳- آنافاز ۱ :
در این مرحله از میوز 1 که مشابه آنافاز در میتوز است، کروموزوم ها در حالی که در ناحیه سانترومر به هم متصل هستند، توسط آنها به سمت دو قطب در جهت مخالف سلول کشیده می شوند و از ناحیه سانترومر جدا نمی شوند. اما کروموزوم های همولوگ از هم جدا شده اند.
آنافاز ۱
۴-۳- تلوفاز ۱ :
در این مرحله، کروموزوم های دارای پوشش هسته ای جدید به طور کامل از هم جدا می شوند و سیتوپلاسم و غشای پلاسمایی در سیتوکینز از هم جدا می شوند. دو سلول کاملا مجزا تشکیل می شود که دارای ژنوم هاپلوئید هستند اما از هر ژن دو نسخه وجود دارد. هر آلل ژن روی کروماتیدهای خواهر قرار داده شد.
تلوفاز ۱
4- مراحل میوز 2:
هنگامی که سلول های تشکیل شده از میوز 1 دوره استراحت اینترکیناز خود را سپری کردند، وارد فاز تقسیم میوز 2 می شوند.
۱-۴- پروفاز ۲ :
در این مرحله که مشابه پروفاز 1 است، ناپدید شدن پوشش هسته ای، تشکیل سانتریول ها و اتصال میکروتوبول ها به پروتئین کینتوکور در سطح سانترومرها با انبساط سلول انجام می شود. علاوه بر این، کروموزوم ها به وسط سلول آورده می شوند تا در صفحه متافاز قرار گیرند.
۲-۴- متافاز ۲ :
در این مرحله، کروموزوم ها از ناحیه سانترومر در صفحه متافاز در یک راستا قرار می گیرند و یک کروماتید خواهر در دو طرف صفحه متافاز قرار می گیرد. کوهزین، پروتئینی که آرایش کروماتیدهای خواهر را تنظیم می کند، کروماتیدها، سانترومرها را همیشه متصل نگه می دارد. جدا شدن این کروماتیدها فقط در مرحله آنافاز اتفاق می افتد و زمانی که کروماتیدها جدا می شوند، کوهزین از بین می رود.
مراحل میوز ۲
۳-۴- آنافاز ۲ :
در این مرحله، کروموزوم های خواهر از جداسازی کروماتیدهای خواهر تشکیل می شوند. پایان تقسیم DNA مرحله ای است که کروموزوم ها از هم جدا می شوند و سانتریول ها به سمت قطب ها کشیده می شوند. تقسیم بندی این مرحله به این صورت است که سلول های تشکیل شده برخلاف آنچه در میوز 1 اتفاق افتاد، تعداد کروموزوم های مشابه سلول تقسیم شده دارند. سلول های تشکیل شده با داشتن یک کپی از هر کروموزوم با سلول های اولین تقسیم متفاوت هستند.
۴-۴- تلوفاز ۲ :
تلوفاز مرحله ای است که کروموزوم ها در دو قطب قرار می گیرند، دو سلول تشکیل می شود و با تقسیم سیتوپلاسم، یک پوشش هسته ای در اطراف کروموزوم های واقع در دو طرف سلول ایجاد می شود.
4 سلول ایجاد شده در نتیجه تمام تقسیمات میوزی هاپلوئید هستند و یک کپی از ژنوم دارند و می توانند به اسپرم یا تخمک تبدیل شوند.
5- تقسیم میوز در انسان:
سلول های انسانی دارای 46 عدد یا 23 جفت کروموزوم هستند که همانندسازی DNA قبل از میوز هستند که به شکل 92 کروماتید خواهر و 46 کروموزوم هستند. کروموزوم های همولوگ جفت کروموزوم های خواهر هستند که توسط جفت کروماتیدهای خواهر تشکیل شده اند. کروموزوم های همولوگ به میوز 1 تقسیم می شوند و دو سلول تشکیل می شود که هر کدام دارای 23 کروموزوم است. این کروماتیدها در این دو سلول که ممکن است متفاوت باشند در میوز 2 از هم جدا شده و در هر سلول 23 کروموزوم هاپلوئید قرار می گیرد. تعداد این سلول ها 4 عدد است.
6- تفاوت میوز و میتوز:
اول، میتوز در همه سلول ها رخ می دهد، اما میوز فقط در سلول هایی رخ می دهد که گامت تولید می کنند، یعنی سلول های زایا.
سلول های دیپلوئید از یک سلول دیپلوئید در طی میتوز به دست می آیند. اگر یک سلول دیپلوئید (2n) در طول میوز تشکیل شود، یک سلول هاپلوئید (n) تشکیل می شود. به عنوان مثال، در انسان، سلولی با 46 کروموزوم، در میتوز، سلولی با 46 کروموزوم و در میوز، سلولی با 23 کروموزوم است.
* در تقسیم میتوز دو سلول از یک سلول والد و در میوز چهار سلول دختر از یک سلول والد به دست می آید.
میتوز یک فرآیند یک مرحله ای است، اما میوز یک فرآیند دو مرحله ای با میوز 1 و 2 است.
امکان نوترکیبی در میتوز وجود ندارد، اما در میوز می‌توان نوترکیبی ایجاد کرد.
من این مقاله را خیلی دوست داشتم! نوشته بسیار جذاب و روانی بود که باعث شد تا به راحتی مطالبی که در آن بیان شده را فهم کنم. من هیچ تخصصی در زمینه بیولوژی ندارم، اما با این مقاله متوجه شدم که چرا در میوز باید در سلولهای تولید شده نصف کروموزومهای سلول اولیه وجود داشته باشد. به نظرم این مقاله به شدت پربار و آموزنده بود.