معلومة

7.2: الانقسام الاختزالي - علم الأحياء

7.2: 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 نواة ابنة متطابقة والتي هي أيضًا متطابقة وراثيًا مع النواة الأصلية 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 التشابك العصبي ، 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 تجميع 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 المرحلة الأولى من الطور الأول هو ربط الأنابيب الدقيقة لألياف المغزل ببروتينات kinetochore في السنتروميرات. تتجمع الأنابيب الدقيقة من الجسيمات المركزية في القطبين المعاكسين للخلية ، وتنمو باتجاه منتصف الخلية. في نهاية المرحلة الأولى 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 التباين 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 ألياف الأنابيب الدقيقة كروموسومًا موروثًا من الأم أو الأب ، فإن ترتيب الرباعي في لوحة الطور يكون عشوائيًا. قد يواجه أي كروموسوم موروث من الأم 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 الخليتين الوليدين (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 يوجد سوى مجموعة كروموسوم واحدة ، على الرغم من وجود نسخ مكررة من المجموعة لأن كل متماثل لا يزال يتكون من كروماتيدات أختين لا تزالان متصلتان 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 العدد.

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 مجموعاتها 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 والتقاطع 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 الصبغة. 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 كخلية أم. 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.

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 الثاني
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 فصلها عن بعضها في الطور الأول ، فإن أي مزيج من الكروموسومات الأمومية والأبوية سيتحرك نحو كل قطب. الأمشاج المتكونة من هاتين المجموعتين من الكروموسومات سيكون لها مزيج من السمات 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 تتضمن 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 التداخل الحركي
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 ببعضهما البعض بواسطة chiasmata أثناء الطور الأول

7.2: الانقسام الاختزالي - علم الأحياء

انقر فوق أحد الروابط التالية للانتقال إلى موضوع فرعي محدد في هذه الصفحة ، أو مرر النص لأعلى ولأسفل للعثور على ما تحتاجه.

قلنا أن الانقسام الاختزالي هو عملية الانقسام المكونة من خطوتين والتي يتم من خلالها إنتاج الحيوانات المنوية والبويضات. ولكن هناك العديد من المفاهيم التي يجب معالجتها قبل أن ننظر إلى هذه العملية.

قلنا أيضًا أن البشر لديهم 46 كروموسومًا في كل خلية جسدية. ومع ذلك ، نظرًا لأن البشر لديهم اثنين من كل نوع من الكروموسومات (بدون احتساب الفروق بين الجنسين) ، فهذا يعني أن لدينا حقًا مجموعتين من 23 كروموسومًا. مجموعة واحدة جاءت من والدتك ومجموعة واحدة من والدك. لاحظ هنا أن كل والد يساهم بـ 23 كروموسومًا فقط ، وهو ما يمثل نصف الإجمالي في الخلايا الجسدية. لذلك ، يجب أن ينتج الانقسام الاختزالي خلايا إنجابية متخصصة تسمى الأمشاج بشكل عام ، والحيوانات المنوية والبويضات على وجه التحديد ، والتي تحتوي على واحد من كل نوع من الكروموسوم. بعد الإخصاب ، يتم إرجاع عدد الكروموسومات في البيضة الملقحة النامية إلى 46.

تسمى الكائنات الحية أو الخلايا التي تحتوي على اثنين من كل نوع من الكروموسومات ثنائية الصبغيات. تسمى الكائنات الحية أو الخلايا التي تحتوي على واحد من كل نوع من الكروموسومات أحاديات الصبغيات. الخلايا الجسدية البشرية ثنائية الصبغة بينما الأمشاج أحادية العدد. الانقسام الاختزالي هو عملية يتم من خلالها إنتاج الخلايا الفردية.

هناك مفهوم إضافي يستخدم الحرف N لتمثيل العدد الفردي للكروموسومات. لذلك ، الأمشاج هي 1N بينما الخلايا الجسدية هي 2N.

أيضًا ، يتم استخدام الحرف C لتمثيل كمية أحادية الصيغة الصبغية من الحمض النووي في الخلية. تذكر أن الكروموسومات غير المكررة تحتوي على قطعة واحدة فقط من الحمض النووي لكل منها بينما تحتوي الكروموسومات المكررة على قطعتين من الحمض النووي لكل منهما (راجع قائمة الكلمات الرئيسية السابقة). لذلك ، يمكن أن تكون الخلية 1N 1C أو 2C والخلية 2N يمكن أن تكون 2C أو 4C اعتمادًا على حالة النسخ المتماثل لكروموسوماتها.

خلية جاهزة للخضوع للانقسام الاختزالي (2N ، 2C) ، تدخل في طور واحد أخير حيث يتم تكرار كروموسوماتها (2N ، 4C). إذا كان هذا هو الانقسام ، فسيظل في هذه الحالة حتى الطور عندما تنفصل الكروماتيدات مكونة خليتين ابنتيتين (2N ، 2C لكل منهما). ومع ذلك ، في أول قسم للانقسام الاختزالي (يسمى الانقسام الاختزالي I) ، أثناء الطور الأولي بينما تتكثف الكروموسومات ، يتزاوج كل نوع من الكروموسومات طوليًا مع الكروموسوم الآخر من هذا النوع في النهاية مكونًا 23 زوجًا من الكروموسومات. تسمى عملية الاقتران هذه بالتشابك. تسمى الكروموسومات من نفس النوع كروموسومات متجانسة ويشار إلى كل عضو في الزوج على أنه متماثل أو متماثل. في طور الانقسام الاختزالي الأول ، بدلاً من فصل الكروماتيدات ، تنفصل المتجانسات مع انتقال أحد كل زوج إلى خلية ابنة مختلفة (1N ، 2C). بهذه الطريقة ، يتم تقليل عدد الكروموسوم إلى النصف خلال الانقسام الاختزالي I ويتم إنتاج خليتين فرديتين. وبسبب هذا ، يُطلق على الانقسام الاختزالي اسم القسم الاختزالي.

بعد الانقسام الاختزالي الأول ، لا توجد مرحلة إضافية بين الطور. في بعض الأحيان ، سأدخل الخلايا المنتجة في الانقسام الاختزالي في حالة راحة مطولة والتي يشار إليها باسم interkinesis. في الانقسام الاختزالي الثاني ، سوف تنقسم كل خلية من الخليتين الوليدين المنتجين في الانقسام الاختزالي الأول بشكل أساسي كما يحدث في الانقسام الفتيلي. في الانقسام الاختزالي الثاني ، تفصل الكروماتيدات مكونة ما مجموعه أربع خلايا ابنة (1N ، 1C) لكل خلية تدخل في الانقسام الاختزالي. يسمى الانقسام الاختزالي الثاني القسم المعادل.

في الذكور ، يتم إنتاج أربعة حيوانات منوية لكل خلية تمر بالانقسام الاختزالي. لكن في الإناث ، تحدث أحداث خاصة معينة يتم من خلالها إنتاج بويضة واحدة ناضجة فقط لكل خلية ابتدائية. يحدث الانقسام الاختزالي الأول على النحو الوارد أعلاه. ومع ذلك ، من بين خليتين محتملتين يتم إنتاجهما ، تحافظ إحداهما على الجزء الأكبر من السيتوبلازم لنفسها تاركة النواة الأخرى بدون السيتوبلازم. هذه النواة التي تسمى الجسم القطبي الأولي سوف تتدهور وستفقد الكروموسومات التي تحتوي عليها. يحدث الشيء نفسه في الانقسام الاختزالي الثاني الذي يشكل ما يسمى بالجسم القطبي الثانوي الذي يتم فقده أيضًا. لذلك ، لكل خلية تبدأ الانقسام الاختزالي في الإناث ، يتم إنتاج بويضة واحدة فقط تحمل معظم سيتوبلازم الخلية الأصلية. هذا ضروري لأن البويضة هي التي توفر السيتوبلازم الذي يتطور منه الجنين. لا يوجد ما يكفي في خلية البداية لإنتاج أربع بيضات.


يتم تفكيك الكروماتيدات الشقيقة عن طريق الأنابيب الدقيقة الحركية وتتحرك نحو القطبين المعاكسين. الأنابيب الدقيقة غير الحركية تطيل الخلية.

الشكل 1. تختلف عملية محاذاة الكروموسوم بين الانقسام الاختزالي الأول والانقسام الاختزالي الثاني. في المرحلة الأولى من الطور الأول ، ترتبط الأنابيب الدقيقة بالحركات الحركية المنصهرة للكروموسومات المتجانسة ، ويتم ترتيب الكروموسومات المتجانسة عند نقطة منتصف الخلية في الطور الأول. في الطور الأول ، يتم فصل الكروموسومات المتجانسة. في المرحلة الأولى من الطور الثاني ، ترتبط الأنابيب الدقيقة بالحركات الحركية للكروماتيدات الشقيقة ، ويتم ترتيب الكروماتيدات الشقيقة عند نقطة منتصف الخلايا في الطور الثاني. في الطور الثاني ، يتم فصل الكروماتيدات الشقيقة.


7.2 الجنس هو مشكلة

بين تكلفة الانقسام الاختزالي ، وزيادة خطر انتقال الأمراض ، والنقود المطلوبة لشراء عشاء وفيلم ، الجنس مكلف! فلماذا توجد ولماذا هي الطريقة الرئيسية لتكاثر الكائنات متعددة الخلايا؟ الإجابة المختصرة على هذا السؤال هي "لا أحد يعلم". لكن مثل معظم الإجابات القصيرة في العلم ، هذه ليست الإجابة المثيرة للاهتمام. من بين الفرضيات العديدة ، يظهر عدد قليل باستمرار لشرح تطور الجنس واستمراره: 1) الجنس يسرع التطور 2) الجنس يؤدي إلى طفرات أقل و 3) الجنس هو سباق تطوري بين الطفيليات والمضيفين.

الشكل 7.2 الكائنات الحية المختلفة تزدهر بدون ممارسة الجنس. تتضمن بعض الأمثلة أ) الروتيفيرات المبطنة ب) السحالي whiptail ج) الهندباء و د) النمل الفطر.

هل الجنس يسرع التطور؟

اقترح العديد من علماء الأحياء أن الغرض من الجنس هو تسريع التطور. بين الانقسام الاختزالي وتبادل الأمشاج مع فرد آخر (أو التهجين) ، فإن عملية الجنس تنتج مجموعة متنوعة من النسل ، وقد يؤدي هذا التنوع إلى تسريع عملية التطور.

أحد التنبؤات الرئيسية لهذه الفرضية هو أن الأنواع التي تتطور بسرعة لها ميزة على الأنواع التي تتطور ببطء. لسوء الحظ ، يصعب اختبار هذه الفرضية ، لأنها تقدم ادعاءً على مستوى الأنواع حول آلية (الانتقاء الطبيعي) تحدث على المستوى الفردي. أشرس المنافسين للفرد هم أولئك المرتبطون ارتباطًا وثيقًا ويتنافسون على نفس الموارد. لذا تخيل أن السكان يتكاثرون لاجنسيًا ولديهم متغير منخفض التردد يتكاثر جنسيًا. يجب أن يتمتع الأفراد الذين يتكاثرون جنسيًا بنوع من الميزة على نظرائهم اللاجنسيين. إن مجرد التطور بوتيرة أسرع لا يعطي بالضرورة ميزة فورية لهؤلاء الأفراد.

بالإضافة إلى ذلك ، في حين أنه قد يكون صحيحًا أن السكان الذين يتكاثرون جنسيًا يمكن أن يتغيروا بسرعة أكبر من اللاجنسيين ، إلا أن هذا لا يعني بالضرورة أن هذا أمر جيد. لقد تغيرت الكثير من الكائنات الجنسية الناجحة قليلاً عبر فترات طويلة من الزمن. على سبيل المثال ، تبدو أسماك الكولاكانث الموجودة اليوم متطابقة تقريبًا مع أسماك السيلكانث المتحجرة التي كانت موجودة منذ ملايين السنين (الشكل 7.3 و 7.4).

الشكل 7.3 صورة لسمكة سيلاكانث متحجرة تعود لملايين السنين الشكل 7.4 صورة لسمكة السيلاكانث تسبح اليوم

ربما تكون أكبر مشكلة في فكرة أن الجنس موجود "لتسريع التطور" هي فرضية أن التطور بحد ذاته هو الهدف. التغيير من أجل التغيير ليس نقطة التطور. في حالة الانتقاء الطبيعي ، يتغير السكان استجابة للضغوط الانتقائية. كجزء من هذا التغيير ، هناك فائزون بالتأكيد ، لكن هناك أيضًا العديد من الخاسرين.


07 الأحماض النووية AHL

هيكل الحمض النووي

  • جزء من اللفائف الفائقة للحمض النووي هي هياكل تسمى النيوكليوسومات.
  • تعطي بنية الحمض النووي فكرة عن آلية تكرار الحمض النووي.
  • للمناطق غير المشفرة من الحمض النووي وظائف مهمة أخرى ، تقتصر على منظمات التعبير الجيني ، والإنترونات ، والتيلوميرات ، والجينات من أجل الحمض النووي الريبي.

تكرار الحمض النووي (في بدائيات النوى فقط)

  • يمكن أن تضيف إنزيمات بوليميريز الحمض النووي فقط النيوكليوتيدات إلى النهاية 3 و rsquo من التمهيدي.
  • يحدث تكرار الحمض النووي المستمر على الخيط الرئيسي ويتقطع على الخيط المتأخر.
  • تقوم مجموعة معقدة من الإنزيمات بتكرار الحمض النووي بما في ذلك هيليكس ، وجريز الحمض النووي ، وبروتينات ربط الخيط المفرد ، وبريميز الحمض النووي ، وبوليميراز الحمض النووي الأول والثالث.
  • يصنع تكرار الحمض النووي كروماتيدًا ثانيًا في كل كروموسوم في الطور البيني قبل الانقسام الاختزالي.
  • عبور قطع تبادل الحمض النووي بين كروماتيدات متجانسة غير شقيقة وتشكيل مجموعات جديدة من الأليلات على الكروموسومات المتكونة في الانقسام الاختزالي.
  • لاحظ أن أعمال حيود الأشعة السينية Rosalind Franklin & rsquos و Maurice Wilkins & rsquo قد أعطت دليلاً على وجود حلزون وخيطين في بنية الحمض النووي.
  • الوعي بأن طريقة Sanger لتسلسل القاعدة تستخدم النيوكليوتيدات التي تحتوي على حمض ثنائي أوكسي ريبونوكلييك (DNA مع deoxyribose ينقص جزيئين أكسجين) لوقف تكرار الحمض النووي في قاعدة معينة مما يسمح بالتسلسل باستخدام علامات الفلورسنت وأجهزة الكمبيوتر. (إنهاء سلسلة سانجر. فيديو هنا)
  • الوعي بأن التكرارات الترادفية في تنميط الحمض النووي تستخدم لأن هذه تختلف اختلافًا كبيرًا من شخص لآخر.
  • القدرة على تحليل نتائج تجربة هيرشي وتشيس مع تقديم دليل على أن الحمض النووي هو المادة الجينية (هذا رسم جميل)
  • تحليل التصورات الجزيئية للارتباط بين البروتين والحمض النووي في الجسيم النووي

7.2 النسخ

  • يكون اتجاه النسخ في اتجاه 5 & rsquo إلى 3 & rsquo حيث يضيف RNA polymerase الطرف 5 & الحاد (الفوسفات) لنيوكليوتيد RNA الحر إلى الطرف 3 & الحاد من جزيء mRNA المتنامي.
  • يتم تنظيم النسخ جزئيًا بواسطة النيوكليوسومات في حقيقيات النوى.
  • حقيقيات النوى تعدل الرنا المرسال بعد النسخ.
  • يزيد تضفير الرنا المرسال من عدد البروتينات المختلفة التي يمكن أن ينتجها الكائن الحي.
  • يتم تنظيم التعبير الجيني عن طريق البروتينات التي ترتبط بتسلسلات أساسية معينة في الحمض النووي. - على سبيل المثال. مثيلة
  • يتأثر التعبير الجيني ببيئة الخلية والكائن الحي.

مهارات

  • الوعي بأن منطقة المروج هي مثال على الحمض النووي غير المشفر.
  • مهارة تحليل التغيرات في أنماط مثيلة الحمض النووي المرتبطة بالتعبير الجيني

7.3 الترجمة

ثلاث مراحل للترجمة

  • البدء هو تجميع المكونات (وحدات الريبوسوم الكبيرة والصغيرة ، جزيئات mRNA و tRNA) التي تنفذ العملية.
  • يتضمن تخليق متعدد الببتيد دورة متكررة على الريبوسوم حيث يرتبط الحمض الريبي النووي النقال (tRNA) بالمواقع A (aminoacyl) و P (peptidyl) و E (الخروج) بدورها. يتم إنتاج جزيء متعدد الببتيد.
  • (أمثلة على أكواد البدء والإيقاف غير مطلوبة)
  • يتبع إنهاء الترجمة تفكيك المكونات.

الريبوسومات

  • تقوم الريبوسومات الحرة بتجميع البروتينات لاستخدامها في المقام الأول داخل الخلية.
  • تقوم الريبوسومات المقيدة بتجميع البروتينات في المقام الأول للإفراز أو للاستخدام في الجسيمات الحالة.
  • يمكن أن تحدث الترجمة مباشرة بعد النسخ في بدائيات النوى بسبب عدم وجود غشاء نووي.
  • تسلسل وعدد الأحماض الأمينية في عديد الببتيد هو الهيكل الأساسي.
  • الهيكل الثانوي هو تشكيل حلزونات ألفا وصفائح مطوية بيتا مثبتة بواسطة رابطة هيدروجينية.
  • البنية الثلاثية هي الطي الإضافي للبولي ببتيد المستقر بالتفاعلات بين مجموعات R. (الأحماض الأمينية القطبية وغير القطبية ذات صلة بالروابط المتكونة بين مجموعات R.)
  • توجد البنية الرباعية في البروتينات التي تحتوي على أكثر من سلسلة متعددة الببتيد. وقد يتضمن ارتباط مجموعة اصطناعية لتشكيل بروتين مترافق.

الأحماض النووية 7.1 HL

تمت تغطية أساسيات بنية الحمض النووي وتكرار الحمض النووي في موضوع SL لذا يبحث هذا الموضوع في بعض التفاصيل الإضافية بما في ذلك النهايتين 3 و 5 من الخيوط المتوازنة المتوازنة وتفاصيل إضافية حول الإنزيمات المسؤولة عن تكرار الحمض النووي.

النسخ 7.2 HL

يتضمن هذا الموضوع بعض التفاصيل الأكثر صعوبة حول عملية نسخ الرنا المرسال من الحمض النووي. الطريقة التي يمكن أن يؤدي بها تضفير الرنا المرسال لإزالة الإنترونات إلى تكوين جزيئات مختلفة من الرنا المرسال الناضجة تؤدي إلى زيادة عدد البروتينات.

الترجمة 7.3 HL

يتضمن هذا الموضوع بعض التفاصيل المثيرة للاهتمام والصعبة حول تخليق البروتينات على الريبوسومات. في حين أن هذه الجوانب صعبة إلا أنها لا تحتاج إلى فهمها بتفصيل كبير.


مراحل الانقسام الاختزالي: خلايا الابنة

النتيجة النهائية للانقسام الاختزالي هي إنتاج أربع خلايا ابنة. تحتوي هذه الخلايا على نصف عدد الكروموسومات كالخلية الأصلية. يتم إنتاج الخلايا الجنسية فقط عن طريق الانقسام الاختزالي. يتم إنتاج أنواع الخلايا الأخرى عن طريق الانقسام. عندما تتحد الخلايا الجنسية أثناء الإخصاب ، تصبح هذه الخلايا أحادية الصيغة الصبغية خلية ثنائية الصبغة. تحتوي الخلايا ثنائية الصبغة على مجموعة كاملة من الكروموسومات المتجانسة.


شاهد الفيديو: الإنقسام الاختزالي (قد 2022).


تعليقات:

  1. Henley

    بالضبط! إنها فكرة جيدة. وهي على استعداد لدعمكم.

  2. Abd Al Rashid

    من قال لك؟

  3. Vukasa

    مسجل خصيصًا في المنتدى لإخبارك كثيرًا بمساعدته في هذا الأمر.

  4. Clyffton

    عزيزي المسؤول! يمكنك كتابة معلومات حول مدونتك على لوحة الرسائل الخاصة بي.



اكتب رسالة