معلومة

2020_SS1_Bis2a_Facciotti_Reading_26 - علم الأحياء

2020_SS1_Bis2a_Facciotti_Reading_26 - 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.

أهداف التعلم المرتبطة بـ 2020_SS1_Bis2a_Facciotti_Reading_26

  • ضع قائمة بمتطلبات تقسيم الخلية وكيف يرتبط ذلك بالمراحل المختلفة لدورة الخلية.
  • حدد الإشارات المسؤولة عن دخول المراحل المختلفة لدورة الخلية ، وماذا يحدث إذا كانت هذهمعطلة، وكيف يمكن استخدام أنماط التنظيم المختلفة.
  • قارن وقارن تسلسل الأحداث التي يجب أن تحدث أثناء الانقسام مقابل الانقسام الاختزالي ولماذا هي ضرورية: تشمل أدوار الأنابيب الدقيقة والبروتينات الحركية والجسيمات المركزية ومستوى تكثيف الحمض النووي.
  • قارن وقارن بين سلوكيات الكروماتيدات الشقيقة والكروموسومات والكروموسومات المتجانسة في الانقسام مقابل الانقسام الاختزالي.
  • قم بإنشاء ومناقشة صورة توضح أهمية العبور وتبادل الكروماتيد أثناء الانقسام الاختزالي الأول واشرح ما يحدث إذا لم تحدث أحداث التقاطع هذه.
  • حدد وكن قادرًا على استخدام المصطلحات متغاير الزيجوت ، متماثل الزيجوت ، متحولة ، نوع بري ، مهيمن ، متنحي ، أليل ، جين ، مواضع ، وكروموسومات بشكل صحيح.
  • تعريف أحادي الصيغة الصبغية ومتعدد الصيغ الصبغية ويصفبعض تكاليف وفوائد تعدد الصبغيات.
  • صف كيف يؤدي الفصل الأليلي والتشكيلة المستقلة إلى وراثة الخصائص من خلال عملية الانقسام الاختزالي والتكاثر الجنسي.

دورة الخلية حقيقية النواة والانقسام

دورة الخلية عبارة عن تسلسل منظم للأحداث تستخدمه الأنظمة البيولوجية لتنسيق انقسام الخلية. وتشمل هذه فترة تحضيرية طويلة تسمى الطور البيني، وأ الانقسامية المرحلة تسمى المرحلة M. غالبًا ما يتم تقسيم الطور البيني إلى أطوار فرعية يمكن تمييزها تسمى جي1, س، و جي2 المراحل. الانقسام هوالمرحلة التي يتم فيها توزيع الحمض النووي المكررإلى الخلايا الوليدة وغالبًا ما تنقسم إلى خمس مراحل يمكن تمييزها: الطور الأول, بروميثافيز, الطورية, طور، و الطور. الانقسام المتساويغالبا ما يكون مصحوبامن خلال عملية تسمى يظهر، خلالها المكونات السيتوبلازمية للخلايا الوليدةمتفرقيناما عن طريقالأكتينحلقة (خلايا حيوانية) أو خليةطبقتشكيل (الخلايا النباتية). المرور عبر هذه المراحليتم التحكم فيهاعن طريق نقاط التفتيش. هناك ثلاث نقاط تفتيش رئيسية في دورة الخلية: واحدة بالقرب من نهاية G1، ثانية في G2–M الانتقالية ، والثالثة خلال الطور الاستوائي. تضمن هذه الفحوصات التنظيمية أن العمليات المطلوبة للانتقال بنجاح إلى المرحلة التالية من دورة الخلية قد تمتتم الانتهاء منه بالكاملوأن هناك موارد كافية للانتقال إلى المرحلة التالية من انقسام الخلية.

دورة الخلية

في التكاثر اللاجنسي للخلايا حقيقية النواة ، "منعطف" واحد من دورة الخليةيتكون منمرحلتان عامتان: الطور البيني، تليها الانقسام المتساوي و يظهر. الطور البيني هو فترة دورة الخلية التي قد تكون فيها الخلية إما حية ولا تنقسم أو تستعد للانقسام. معظم الخلايا في أمطور بالكامليعيش الكائن متعدد الخلايا عادة في الطور البيني. الانقسام المتساوي هي النقطة في دورة الخلية المرتبطة بتقسيم أو توزيع المادة الوراثية المنسوخة إلى خليتين ابنتيتين. أثناء الانقسام ، تتفكك نواة الخلية وتشكل نواة جديدة تعمل بكامل طاقتها. يظهر هي العملية التي تقسم السيتوبلازم إلى خليتين مميزتين.

الطور البيني

المرحلة G1

المرحلة الأولى من الطور البينييسمىال المرحلة G1، أو الفجوة الأولى ، لأن التغيير القليل مرئي. ومع ذلك ، خلال G1 المرحلة ، الخليةالى حد كبيرنشط على المستوى البيوكيميائي. تقوم الخلية بتجميع اللبنات الأساسية للحمض النووي الصبغي وما يرتبط بهالبروتيناتوتجميع احتياطيات طاقة كافية لاستكمال تكرار كل كروموسوم في النواة.

تتحرك الخلية عبر سلسلة من المراحل بطريقة منظمة. خلال الطور البيني ، G1 تتضمن نمو الخلايا وتخليق البروتين ، وتتضمن المرحلة S تكرار الحمض النووي وتكرار الجسيم المركزي ، و G2 ينطوي على مزيد من النمو وتخليق البروتين. المرحلة الانقسامية تتبع الطور البيني. الانقسام الخيطي هو انقسام نووي يتم خلاله تكرار الكروموسوماتيتم فصلهموتوزع في نوى ابنة. عادة ما تنقسم الخلية بعد الانقسام في عملية تسمى الحركية الخلوية التيينقسم السيتوبلازمويتم تشكيل خليتين ابنتيتين.

المرحلة S.

طوال الطور البيني ، يظل الحمض النووي في تكوين كروماتين شبه مكثف. في المرحلة S. (مرحلة التوليف) ، ينتج عن تكرار الحمض النووي تكوين نسختين متطابقتين من كل كروموسوم -الكروماتيدات الشقيقة-الذي - التي

تعلق بشدة

في منطقة السنترومير. في نهاية هذه المرحلة ،

تم تكرار كل كروموسوم

.

في الخلايا التي تستخدم العضيات تسمى الجسيمات المركزية,

غالبًا ما يتم تكرار هذه الهياكل

خلال المرحلة S. الجسيمات المركزية

يتكون من

زوج من قضيب المريكزون يتكون من توبولين وبروتينات أخرى تقع في زوايا قائمة مع بعضها البعض. سوف ينتج عن الجسيمات المركزية الناتجة المغزل الإنقسامية، الجهاز الذي ينظم حركة الكروموسومات لاحقًا أثناء الانقسام الفتيلي.

المرحلة G2

أثناء ال المرحلة G2، أو الفجوة الثانية ، تقوم الخلية بتجديد مخزونها من الطاقة وتوليف البروتينات اللازمة للتلاعب بالكروموسوم. بعض عضيات الخليةمكررة، والالهيكل الخلويمفككلتوفير الموارد للمغزل الانقسامي. قد يكون هناك نمو إضافي للخلايا خلال G2.يجب الانتهاء من الاستعدادات النهائية للمرحلة الانقساميةقبل الخليةقادر علىأدخل المرحلة الأولى من الانقسام.

مرحلة G0

لا تلتزم جميع الخلايا بنمط دورة الخلية الكلاسيكي الذي تدخل فيه الخلية الوليدة المشكلة حديثًا على الفور الطور البيني ، تليها عن كثب المرحلة الانقسامية. الخلايا الموجودة في المرحلة G0 لا تستعد بنشاط للانقسام. الخلية في مرحلة هادئة (غير نشطة) ، بعد خروجها من دورة الخلية. بعض الخلايا تدخل G0 مؤقتًا حتى تؤدي إشارة خارجية إلى ظهور G1. الخلايا الأخرى التي لا تنقسم أبدًا أو نادرًا ، مثل عضلة القلب الناضجة والخلايا العصبية ، تبقى في G0 بشكل دائم.

جانب سريع: هيكل الكروموسومات أثناء دورة الخلية

إذا وضعنا الحمض النووي من جميع الكروموسومات الـ 46 من طرف إلى طرف ، فسيبلغ قياسه مترين تقريبًا ؛ ومع ذلك ، سيكون قطرها 2 فقطنانومتر. بالنظر إلى أن حجم الخلية البشرية النموذجية يبلغ حوالي 10µ م(100000 خلية تصطف حتى متر واحد) ، يجب أن يحزم الحمض النووي بإحكام ليلائم نواة الخلية.في نفس الوقت ، هويجب أيضًا أن تكون متاحة بسهولة للجيناتكن معبرا. خلال بعض مراحل دورة الخلية ، تتكثف خيوط الحمض النووي الطويلة في كروموسومات مضغوطة. هناك عدة طرق للكروموسوماتمضغوطة.

يلتف الحمض النووي مزدوج الشريطة حول بروتينات الهيستون ليشكل نيوكليوسومات تبدو مثل "خرز على خيط".الالنيوكليوزوماتملفوفةفي 30-نانومترألياف الكروماتين. عندما تخضع الخلية للانقسام ، تتكثف الكروموسومات بشكل أكبر.

الانقسام الخلوي والانقسام الخلوي

أثناء ال المرحلة الانقسامية، خلية تخضع لعمليتين رئيسيتين. أولا ، يكمل الانقسام ، خلاله محتويات النواةيتم سحبها بإنصافمتباعدة وموزعة بين نصفيها. يظهر ثم يحدث تقسيم السيتوبلازم وجسم الخلية إلى خليتين جديدتين.

ملحوظة

المراحل الرئيسية للانقسام الخيطي متميزة بصريا عن بعضها البعض وتم تمييزها في الأصلبما يمكنيرىمن خلال عرض الخلايا المنقسمة تحت المجهر. قد يطلب منك بعض المعلمين أن تكون قادرًا على تمييز كل منهممرحلةالنظر إلى صور الخلايا أو بشكل أكثر شيوعًا من خلال فحص تصوير الرسوم المتحركة للانقسام. إذا لم يكن مدرسك صريحًا بشأن هذه النقطة ، فتذكر أن تسأل عما إذا كانهذا سيكون متوقعالك.

تشرف مراحل انقسام الخلية على فصل المادة الوراثية المتطابقة إلى نواتين جديدتين ، يليهما تقسيم السيتوبلازم.ينقسم الانقسام الخلوي الحيوانيإلى خمس مراحل - الطور الأولي ، الطور الأول ، الطور الفائق ، الطور الطوري ، الطور النهائي - تصور هنا عن طريق الفحص المجهري الضوئي مع التألق. الانقسام المتساويعادة ما يكون مصحوبًاعن طريق الحركة الخلوية ، كما هو موضح هنا بواسطة مجهر إلكتروني ناقل. (الائتمان "الرسوم البيانية": تعديل العمل بهاماريانا رويزفيلاريال. الائتمان "صورة مجهرية الانقسام": تعديل العمل بواسطة روي فانحيسبين؛ الائتمان "cytokinesis micrograph": تعديل العمل من قبل مركز Wadsworth، NY State Department of Health؛ تبرع بها لويكيميدياالمؤسسة؛ بيانات مقياس الرسم من مات راسل)

الطور الأول

Prophase هي المرحلة الأولى من الانقسام ، خلالها لفائف الكروماتين المعبأة بشكل فضفاض وتتكثف في الكروموسومات المرئية. أثناء الطور ، يصبح كل كروموسوم مرئيًا مع شريكه المتطابق (الكروماتيد الشقيقة) مرفقة ، وتشكل الشكل X المألوف للكروماتيدات الشقيقة. تختفي النواة مبكرًا خلال هذه المرحلة ، ويتفكك الغلاف النووي أيضًا.

يتعلق الحدث الرئيسي خلال الطور الأولي ببنية مهمة جدًا تحتوي على موقع الأصل لنمو الأنابيب الدقيقة. هياكل خلوية تسمى المريكزات التي تعمل كنقاط أصل تمتد منها الأنابيب الدقيقة. تلعب هذه الهياكل الصغيرة أيضًا دورًا مهمًا جدًا أثناء الانقسام. أ جسيم مركزي هو زوج من المريكزات معًا. تحتوي الخلية على اثنين من الجسيمات المركزية جنبًا إلى جنب ، والتيتبدأ فيتتحرك بعيدًا أثناء الطور. عندما تهاجر الجسيمات المركزية إلى جانبين مختلفين من الخلية ، الأنابيب الدقيقةتبدأ فيتمتد من كل أصابع طويلة مثل اليدين الممتدة نحو الأخرى. ال المغزل الإنقسامية هي البنية المكونة من الجسيمات المركزية والأنابيب الدقيقة الناشئة.

بالقرب من نهاية الطور الأولي ، هناك غزو للمنطقة النووية بواسطة الأنابيب الدقيقة من المغزل الانقسامي. لقد تفكك الغشاء النووي ، وأصبحت الأنابيب الدقيقة تلتصق بالسنتروميرات التي تجاور أزواج الكروماتيدات الشقيقة. ال kinetochore هي بنية بروتينية على السنترومير وهي نقطة الارتباط بين المغزل الانقسامي والكروماتيدات الشقيقة.يشار إلى هذه المرحلةإلى المرحلة الأولية المتأخرة أو "الطور المسبق" إلىيشيرالانتقال بين الطور الأولي والطور الفوقي.

الطورية

الطور الاستوائي هو المرحلة الثانية من الانقسام. خلال هذه المرحلة ، تصطف الكروماتيدات الشقيقة ، مع الأنابيب الدقيقة المرفقة بها ، على طول مستوى خطي في منتصف الخلية. تتشكل لوحة الطور بين الجسيمات المركزيةتقع الآنفي أي من طرفي الخلية. ال لوحة الطور هو اسم الطائرة من خلال مركز المغزل الذي عليهالأختالكروماتيداتيتم وضعهم. الأنابيب الدقيقةتستعد الآنلفصل الكروماتيدات الشقيقة وإحضار واحد من كل زوج إلى كل جانب من جوانب الخلية.

طور

الطور هو المرحلة الثالثة من الانقسام. يحدث Anaphase على مدى بضع دقائق ، عندما أزواج من الكروماتيدات الشقيقةمتفرقينمن بعضها البعض ، مكونين كروموسومات فردية مرة أخرى.يتم سحب هذه الكروموسوماتإلى الأطراف المتقابلة للخلية بواسطة kinetochores الخاصة بهم ، حيث تقصر الأنابيب الدقيقة. يتلقى كل طرف من طرفي الخلية شريكًا واحدًا من كل زوج من الكروماتيدات الشقيقة ، مما يضمن أن الخليتين الجديدتين ستحتويان على مادة وراثية متطابقة.

Telophase

Telophase هي المرحلة الأخيرة من الانقسام.Telophaseتتميزعن طريق تكوين نواتين ابنتيتين جديدتين في أي من طرفي الخلية المنقسمة. تحيط هذه النوى المشكلة حديثًا بالمادة الجينية ، والتي تتفكك بحيث تعود الكروموسومات إلى الكروماتين المعبأ بشكل غير محكم. تظهر النوى أيضًا داخل النوى الجديدة ، ويتفكك المغزل الانقسامي ، وتتلقى كل خلية جديدة مجموعتها الخاصة من الحمض النووي والعضيات والأغشية والمريكزات.في هذه المرحلة ، فإنبدأت الخلية بالفعل في الانقسام إلى النصف مع بدء الحركة الخلوية.

يظهر

الحركية الخلوية هي الجزء الثاني من المرحلة الانقسامية التي يتم خلالها انقسام الخليةقد اكتملعن طريق الفصل المادي للمكونات السيتوبلازمية إلى خليتين ابنتيتين. على الرغم من أن مراحل الانقسام الفتيلي متشابهة بالنسبة لمعظم حقيقيات النوى ، إلا أن عملية الحركية الخلوية تكونالى حد كبيرتختلف عن حقيقيات النوى التي لها جدران خلوية ، مثل الخلايا النباتية.

في الخلايا مثل الخلايا الحيوانية التيقلةجدران الخلايا ، الحركية الخلويةيبدأ في المتابعةبداية الطور. تتشكل حلقة مقلصة تتكون من خيوط أكتين داخل غشاء البلازما في لوحة الطور السابق. تسحب خيوط الأكتين خط الاستواء للخلية إلى الداخل ، وتشكل شقًا. هذا الشق أو "الكراك"يسمىال انشقاق ثلم. يتعمق الأخدود مثلالأكتينتتعاقد الحلقة ، وفي النهاية تنقبض الغشاء والخليةمشقوقونفي قسمين (انظر الشكل أدناه).

في الخلايا النباتية ، يكون ثلم الانقسام غير ممكن بسبب جدران الخلايا الصلبة المحيطة بغشاء البلازما. يجب أن يتشكل جدار خلوي جديد بين الخلايا الوليدة. أثناء الطور البيني ، يقوم جهاز جولجي بتجميع الإنزيمات والبروتينات الهيكلية وجزيئات الجلوكوز قبل أن تنقسم إلى حويصلات وتنتشر في جميع أنحاء الخلية المنقسمة. أثناء الطور النهائي ، تتحرك حويصلات جولجي على الأنابيب الدقيقة لتتجمع في لوحة الطور. هناك ، تندمج الحويصلات من المركز باتجاه جدران الخلية ؛ هذا الهيكليسمىأ شريحة هاتف. مع اندماج المزيد من الحويصلات ، تتوسع صفيحة الخلية حتى تندمج مع جدار الخلية في محيط الخلية. تستخدم الإنزيمات الجلوكوز الذي تراكم بين طبقات الغشاء لبناء جدار خلوي جديد من السليلوز. تصبح أغشية جولجي غشاء البلازما على جانبي جدار الخلية الجديد (انظر اللوحةبفي الشكل أدناه).

في الجزء (أ) ، يتشكل ثلم الانقسام في لوحة الطور السابق في الخلية الحيوانية.يتم رسم غشاء البلازمابحلقة منالأكتينتتقلص الألياف داخل الغشاء فقط. يتعمق ثلم الانقسام حتىالخلايا مقروصةفي اثنين. في جزء (ب) ، تتحد حويصلات جولجي في الصفيحة الطورية السابقة في خلية نباتية. تندمج الحويصلات وتشكل لوحة الخلية. تنمو لوحة الخلية من المركز باتجاه جدران الخلية.تصنع جدران الخلايا الجديدةمن محتويات الحويصلة.

دورة الخليةنقاط تفتيش

من الضروري أن تكون الخلايا الوليدة عبارة عن نسخ مكررة تقريبًا للخلية الأم. تؤدي الأخطاء في تكرار أو توزيع الكروموسومات إلى حدوث طفرات قد تنتقل إلى كل خلية جديدة تنتج من الخلية غير الطبيعية. لمنع خلية مخترقة من الاستمرار في الانقسام ، هناك آليات رقابة داخلية تعمل على ثلاثة أقسام رئيسية نقاط تفتيش دورة الخلية الذييمكن إيقاف دورة الخليةحتى تكون الظروف مواتية. نقاط التفتيش هذه تحدث بالقرب من نهاية G1، في G2–M ، وأثناء الطور الاستوائي (انظر الشكل أدناه).

يتم التحكم في دورة الخليةعند ثلاث نقاط تفتيش.يتم تقييم سلامة الحمض النوويفي G1 نقطة تفتيش.يتم تقييم الازدواجية الصحيحة في الكروموسومفي G2 نقطة تفتيش.مرفق لكل منهاkinetochoreإلى ألياف المغزلعند الحاجز M.

نقطة تفتيش G1

جي1 تحدد نقطة التفتيش ما إذا كانت جميع الظروف مواتية لتقسيم الخلية للمضي قدمًا في المرحلة S حيث يحدث تكرار الحمض النووي. جي1 نقطة التفتيش ، التي تسمى أيضًا نقطة التقييد ، هي النقطة التي تلتزم عندها الخلية بشكل لا رجعة فيه بعملية انقسام الخلية. إلى جانب الاحتياطيات الكافية وحجم الخلية ، هناك فحص للأضرار التي لحقت بالحمض النووي الجيني في G1 نقطة تفتيش.لن يتم إصدار الخلية التي لا تفي بجميع المتطلباتفي المرحلة S.

نقطة تفتيش G2

جي2 أشرطة نقاط التفتيشالدخول إلى المرحلة الانقسامية إذا لم يتم استيفاء شروط معينة. كما هو الحال في G1 نقطة تفتيش وحجم الخلية والبروتينيتم تقييم الاحتياطيات. ومع ذلك ، فإن أهم دور لـ G2 نقطة التفتيش هو التأكد من ذلكجميع الالكروموسومات لهاتم تكرارهاوأن الحمض النووي المكررغير تالف.

نقطة تفتيش م

تحدث نقطة تفتيش M بالقرب من نهاية مرحلة الطور الرئيسي للانقسام الفتيلي.نقطة التفتيش M معروفة أيضًاكنقطة تفتيش للمغزل لأنها تحدد ما إذا كانت جميع الكروماتيدات الشقيقةيتم إرفاقها بشكل صحيحإلى الأنابيب الدقيقة للمغزل. نظرًا لأن الفصل بين الكروماتيدات الشقيقة أثناء الطور هو خطوة لا رجعة فيها ، فلن تستمر الدورة حتى تكوّن النواة الحركية لكل زوج من الكروماتيدات الشقيقةراسخة بقوةلتغزل الألياف الناشئة من القطبين المعاكسين للخلية.

ملحوظة

شاهد ما يحدث في G1، جي2، و M من خلال زيارة هذه الرسوم المتحركة لدورة الخلية.

عندما تخرج دورة الخلية عن السيطرة

يفهم معظم الناس أن السرطان أو الأورامتسببتعن طريق الخلايا غير الطبيعية التي تتكاثر بشكل مستمر. إذا استمرت الخلايا غير الطبيعية في الانقسام دون توقف ، فإنها يمكن أن تلحق الضرر بالأنسجة المحيطة ، وتنتشر إلى أجزاء أخرى من الجسم ، وتؤدي في النهاية إلى الموت. في الخلايا السليمة ، تمنع آليات التنظيم الصارمة لدورة الخلية حدوث ذلك ، في حين أن فشل التحكم في دورة الخلية يمكن أن يسبب انقسامًا مفرطًا وغير مرغوب فيه للخلايا.قد يكون سبب فشل السيطرة هو خلل وراثي وراثي يضر بوظيفة "توقف" معينإشارات "و" انطلق ". الإهانة البيئية التي تدمر الحمض النووي يمكن أن تسبب أيضًا خللًا في تلك الإشارات. في كثير من الأحيان ، يؤدي مزيج من كل من الاستعداد الوراثي والعوامل البيئية إلى الإصابة بالسرطان.

قد تكون عملية خروج الخلية من نظام التحكم الطبيعي الخاص بها وتصبح سرطانيةفي الواقعيحدث في جميع أنحاء الجسمالى حد كبيرفي كثير من الأحيان. لحسن الحظ ، يمكن لخلايا معينة في الجهاز المناعي التعرف على الخلايا التي أصبحت سرطانية وتدمرها. ومع ذلك ، في بعض الحالات تبقى الخلايا السرطانية غير مكتشفة وتستمر في التكاثر. إذا كان الورم الناتج لا يشكل تهديدًا للأنسجة المحيطة ، فإنهويقاللتكون حميدة ويمكن عادةيمكن إزالتها بسهولة. إذا كان قادرًا على إتلاف الورميعتبرخبيثويتم تشخيص المريضمع السرطان.

الاختلالات الاستتبابية: السرطان ينشأ من الاختلالات الاستتبابية

السرطانوللغايةحالة معقدة ، يمكن أن تنشأ عن مجموعة متنوعة من الأسباب الجينية والبيئية. عادةً ما تؤدي الطفرات أو الانحرافات في الحمض النووي للخلية التي تهدد أنظمة التحكم في دورة الخلية الطبيعية إلى ظهور أورام سرطانية. يعد التحكم في دورة الخلية مثالاً على آلية الاستتباب التي تحافظ على وظيفة الخلية السليمة وصحتها. أثناء التقدم خلال مراحل دورة الخلية ، توفر مجموعة كبيرة ومتنوعة من الجزيئات داخل الخلايا إشارات توقف وانطلاق لتنظيم الحركة للأمام إلى المرحلة التالية.يتم الحفاظ على هذه الإشاراتفي توازن معقد بحيث تنتقل الخلية إلى المرحلة التالية فقط عندما تكون جاهزة.يمكن التفكير في هذا التحكم الاستتبابي في دورة الخليةمثل مثبت السرعة في السيارة. سيطبق نظام تثبيت السرعة باستمرار المقدار المناسب من التسارع للحفاظ على السرعة المطلوبة ، ما لم يضغط السائق على الفرامل ، وفي هذه الحالة ستتباطأ السيارة. وبالمثل ، تشتمل الخلية على رسل جزيئي ، مثلالأعاصير، التي تدفع الخلية إلى الأمام في دورتها.

بالإضافة إلىالأعاصير، وهي فئة من البروتيناتمشفرةبواسطة جينات تسمى الجينات الورمية الأولية ، توفر إشارات مهمة تنظم دورة الخلية وتحركها إلى الأمام. تتضمن أمثلة منتجات الجينات الورمية الأولية مستقبلات سطح الخلية لعوامل النمو ، أو جزيئات إشارات الخلية ، وهما فئتان من الجزيئات التي يمكن أن تعزز تكاثر الحمض النووي وانقسام الخلايا. في المقابل ، ترسل فئة ثانية من الجينات تعرف باسم الجينات الكابتة للورم إشارات توقف أثناء دورة الخلية. على سبيل المثال ، تشير منتجات بروتينية معينة من الجينات الكابتة للورم إلى مشاكل محتملة في الحمض النووي ، وبالتالي توقف الخلية عن الانقسام ، بينما تشير البروتينات الأخرىالخلية تموت إذا تضررتغير قابل للإصلاح. تشير بعض البروتينات الكابتة للورم أيضًا إلى كثافة خلوية محيطة كافية ، والتييشيرأن الخلية لا تحتاجحاليايقسم. الوظيفة الأخيرة مهمة بشكل فريد في منع نمو الورم: تظهر الخلايا الطبيعية ظاهرة تسمى "تثبيط الاتصال";وهكذا ، يؤدي الاتصال الخلوي الواسع بالخلايا المجاورة إلى إشارة توقف المزيد من الانقسام الخلوي.

هاتان الفئتان المتناقضتان من الجينات ، الجينات الأولية للورم والجينات الكابتة للورم ، تشبهان دواسة التسريع والمكابح في "نظام التحكم في التطواف" الخاص بالخلية ، على التوالي. في ظل الظروف العادية ، هذه تتوقف وتذهبيتم الاحتفاظ بالإشاراتفي توازن استتبابي. عموماتكلم، هناك طريقتان يمكن أن يفقد فيهما التحكم في ثبات السرعة بالخلية التحكم: فرامل معطل (مفرط النشاط) أو فرامل معطلة (غير نشطة). عندما يتم اختراقها من خلال طفرة ، أو تغييرها بطريقة أخرى ، يمكن للجينات المسرطنة الأوليةيتم تحويلهاعلى الجينات المسرطنة التي تنتجالبروتينات المسرطنةالتي تدفع الخلية إلى الأمام في دورتها وتحفز انقسام الخلية حتى عندما يكون القيام بذلك غير مرغوب فيه. على سبيل المثال ، خلية يجب أنتكون مبرمجةلتدمير الذات (عملية تسمى موت الخلايا المبرمج)اجبة إلىوبدلاً من ذلك ، قد يحدث ضرر كبير للحمض النووييتم تشغيلهلتتكاثر بالبروتين الورمي.من ناحية أخرى ، أقد يحدث خلل في الجين القامع للورمفشل فيتزويد الخلية بإشارة توقف ضرورية ، مما يؤدي أيضًا إلى انقسام وتكاثر غير مرغوب فيه للخلية.

يتحكم التوازن الدقيق بين العديد من الجينات المسرطنة الأولية والجينات الكابتة للورم بدقة في دورة الخلية ويضمن تكاثر الخلايا السليمة فقط. لذلك ، يمكن أن يؤدي اختلال هذا التوازن الاستتبابي إلى انقسام الخلايا الشاذة والنمو السرطاني.

التكاثر الجنسي

كان التكاثر الجنسي ابتكارًا تطوريًا مبكرًا بعد ظهور الخلايا حقيقية النواة. إن تكاثر معظم حقيقيات النوى جنسيًا هو دليل على نجاحها التطوري. في كثير من الحيوانات ، هو الأسلوب الوحيد للتكاثر. ومع ذلك ، يدرك العلماء بعض العيوب الحقيقية للتكاثر الجنسي. ظاهريًا ، قد يبدو النسل المطابق وراثيًا للوالد أكثرمفيد. إذا كان الكائن الأصلي يحتل بنجاح موطنًا ، فإن النسل الذي له نفس السمات سيكون ناجحًا بالمثل. هناك أيضًا فائدة واضحة للكائن الحي الذي يمكن أن ينتج ذرية عن طريق التبرعم اللاجنسي أو التفتت أو البيض اللاجنسي. لا تتطلب طرق التكاثر هذه كائنًا آخر من الجنس الآخر. ليست هناك حاجة لإنفاق الطاقة في البحث عن رفيقة أو جذبها. يمكن لتلك الطاقةتنفقعلى إنتاج المزيد من النسل. احتفظت بعض الكائنات الحية التي تعيش أسلوب حياة انفرادي بالقدرة على التكاثر اللاجنسي. بالإضافة إلى ذلك ، في المجتمعات اللاجنسية ، كل فرد قادر على التكاثر. في المقابل ، لا ينتج الذكور في المجتمع الجنسي (نصف السكان) ذرية بأنفسهم. وبسبب هذا ، يمكن أن ينمو السكان اللاجنسيون نظريًا أسرع مرتين من عدد السكان الجنسيين. هذا يعني أنه في المنافسة ، سيكون لدى السكان اللاجنسيين الأفضلية. هذه المزايا للتكاثر اللاجنسي ، والتي تعتبر أيضًا من عيوب التكاثر الجنسي ، يجب أن تعني أن عدد الأنواع ذات التكاثر اللاجنسي يجب أن يكون أكثر شيوعًا.

ومع ذلك ، فإن الكائنات متعددة الخلايا

حصريا

تعتمد على التكاثر اللاجنسي نادرة.

فلماذا التكاثر الجنسي شائع جدا؟

هذا هو أحد الأسئلة المهمة في علم الأحياء وكان محور الكثير من الأبحاث من النصف الأخير من القرن العشرين حتى الآن. التفسير المحتمل هو أن الاختلاف الذي يحدثه التكاثر الجنسي بين النسل مهم جدًا لبقاء هؤلاء النسل وتكاثرهم. المصدر الوحيد للاختلاف الجيني في الكائنات اللاجنسية هو الطفرة. في الكائنات الحية التي تتكاثر جنسيًا ، الطفرات

يتم تعديلها باستمرار

بين الأجيال عندما يجمع الآباء جينوماتهم الفريدة ، و

الجينات مختلطة

في مجموعات مختلفة من خلال عملية الانقسام الاختزالي.

فرضية الملكة الحمراء

ليس هناك من شك في أن الجنسيوفر التكاثر مزايا تطورية للكائنات الحيةتوظيفهذه الآلية لإنتاج النسل. السؤال الإشكالي هو لماذا ، حتى في مواجهةعلى ما يبدوالظروف المستقرة ، يستمر التكاثر الجنسي عندما يكون أكثر صعوبة وينتج عددًا أقل من النسل للكائنات الفردية؟ الاختلاف هو نتيجة التكاثر الجنسي ، ولكن لماذا التغيير المستمر ضروري؟ أدخل فرضية الملكة الحمراء ، التي اقترحها لي فان فالين لأول مرة في عام 1973.1تم تسمية المفهومبالنسبة إلىسباق الملكة الحمراء في كتاب لويس كارول ، من خلال النظرة الزجاجية ، حيث تقول الملكة الحمراء إنه يجب على المرء أن يركض بأقصى سرعة لمجرد البقاء في مكانه.

كل الأنواعتتعايشمع الكائنات الحية الأخرى. على سبيل المثال ، الحيوانات المفترسةتتعايشمع فرائسهم والطفيلياتتتعايشمع مضيفيهم. من الأمثلة الرائعة على التطور المشترك بين الحيوانات المفترسة وفرائسها التكيف المشترك الفريد للخفافيش الطائرة الليلية وفريستها العثة. تجد الخفافيش فريستها عن طريق إصدار نقرات عالية الحدة ، لكن العث طور آذانًا بسيطة لسماع هذه النقرات حتى يتمكن من تجنب الخفافيش. قامت العث أيضًا بتكييف سلوكيات ، مثل الطيران بعيدًا عن الخفاش عند سماعه لأول مرة ، أو السقوط فجأة على الأرض عندما يكون الخفاش عليها. طورت الخفافيش نقرات "هادئة"في محاولةللتهرب من سمع العثة. طورت بعض العث القدرة على الاستجابة لنقرات الخفافيش بنقراتها الخاصة كإستراتيجية للتشويش على قدرات تحديد الموقع بالصدى للخفافيش.

تمنح كل ميزة صغيرة يتم اكتسابها من خلال التباين الإيجابي نوعًا ما ميزة على المنافسين القريبين أو الحيوانات المفترسة أو الطفيليات أو حتى الفريسة. الطريقة الوحيدة التي تسمح بامتدادالتعايشالأنواع للحفاظ على نصيبها من الموارد هو أيضاللتحسين المستمرقدرتها على البقاء وإنتاج النسل. عندما يكتسب أحد الأنواع ميزة ، يجب على الأنواع الأخرى أيضًا تطوير ميزة أو ستكون كذلكتفوق على المنافسة. لا يوجد نوع واحد يتقدم كثيرًا لأن الاختلاف الجيني بين ذرية التكاثر الجنسي يوفر لجميع الأنواع آلية لإنتاج أفراد متكيفين. الأنواع التي لا يستطيع أفرادها مواكبة انقرضت. كان شعار الملكة الحمراء ، "يتطلب الأمر كل ما يمكنك القيام به للبقاء في نفس المكان." هذا وصف مناسب للتطور المشترك بين الأنواع المتنافسة.

الانقسام الاختزالي

يتطلب التكاثر الجنسي التخصيب، اتحاد خليتين من كائنين منفصلين. إذا كانت هاتان الخليتان تحتويان على مجموعة واحدة من الكروموسومات ، فإن الخلية الناتجة تحتوي على مجموعتين من الكروموسومات. هابلويد تحتوي الخلايا على مجموعة واحدة من الكروموسومات ، ثنائي الصيغة الصبغية تحتوي الخلايا على مجموعتين من الكروموسومات. عدد مجموعات الكروموسومات في الخلية

يسمى

إنه بلاوي مستوى. إذا كانت الدورة التناسلية ستستمر ، فيجب أن تقلل الخلية ثنائية الصبغة بطريقة ما عدد مجموعات الكروموسوم قبل أن يحدث الإخصاب مرة أخرى ، أو سيكون هناك مضاعفة مستمرة في عدد مجموعات الكروموسوم في كل جيل. وبالتالي،

بالإضافة إلى

الإخصاب ، التكاثر الجنسي يشمل الانقسام النووي الذي يقلل من عدد مجموعات الكروموسوم.

الانقسام النووي الذي يشكل خلايا أحادية العدد

يسمى

الانقسام الاختزالي,

له علاقة

للانقسام. في حالة الانقسام الفتيلي ، تكون نواتا الوالد والابنة على نفس المستوى المتماثل - ثنائي الصبغة لمعظم النباتات والحيوانات. الانقسام الاختزالي

توظف

العديد من نفس آليات الانقسام. ومع ذلك ، فإن نواة البداية تكون دائمًا ثنائية الصبغة والنواة التي تنتج في نهاية انقسام الخلية الانتصافية تكون أحادية العدد. لتحقيق هذا الانخفاض في عدد الكروموسوم ، الانقسام الاختزالي

يتكون من

جولة واحدة من تكرار الكروموسومات وجولتين من الانقسام النووي. لأن الأحداث التي تحدث خلال كل مرحلة من مراحل الانقسام متشابهة

لأحداث الانقسام ، يتم تعيين نفس أسماء المرحلة

. ومع ذلك ، نظرًا لوجود جولتين من التقسيم ،

يتم تحديد العملية الرئيسية والمراحل

مع "I" أو "II". هكذا، أنا

يكون

الجولة الأولى من الانقسام الانتصافي و

يتكون من

الطور الأول ، الطور الأول ، وما إلى ذلك. الانقسام الاختزالي الثاني، التي تحدث فيها الجولة الثانية من الانقسام الانتصافي ، تشمل الطور الثاني ، الطور الثاني ، وما إلى ذلك.

الانقسام الاختزالي الأول

الانقسام الاختزاليمسبوقعن طريق الطور البينيتتكون منال جي1و S و G2 المراحل التي تتطابق تقريبًا مع المراحل التي تسبق الانقسام.

الطور الأول

في وقت مبكر من الطور الأول ، قبل أن تتمكن الكروموسومات من ذلكيرىبوضوحمجهريا صبغيات متشابهةمرفقةفي نصائحهم إلى الغلاف النووي بالبروتينات. الكروموسومات المتجانسة هي كروموسومات متشابهة ولكنها ليست متطابقة. على سبيل المثال ، سيكون كل من الكروموسوم 12 من والدتك والكروموسوم 12 من والدك موجودًا داخل كل خلية من خلاياك. يحتوي كل كروموسوم 12 على نفس الجينات ، عادة في نفس المواقع ، ومع ذلك ، يمكن أن يكون كل جين أليلًا مختلفًا. قد يكون الجين A الموجود على الكروموسوم 12 من والدتك هو الأليل R والجين A على الكروموسوم 12 من والدك قد يكون الأليلص. في بعض الأنواع مثل البشر ، على الرغم من أن الكروموسومات الجنسية X و Y ليست متجانسة (تختلف معظم جيناتها) ، فإن لديها منطقة صغيرة من التماثل تسمح للكروموسومات X و Y بالاقتران خلال المرحلة الأولى.سينابتونيماليتطور المركب فقط بين مناطق التنادد. سيكون من المهم جدًا فهم ماهية الكروموسومات المتجانسة عند اتباع عملية الانقسام الاختزالي.

اثنان متماثلالكرومتظهر قبل تكرار الحمض النووي. يحتوي كل كروموسوم على ثلاثة جينات مع تحديد موضعها. تحتوي الكروموسومات المتجانسة على نفس الجينات ولكنها ليست متطابقة. يمكن أن تحتوي كل منها على أليلات مختلفة لكل جين.
المصدر: http://mrphome.net/mrp/Homologous_Chromosome.html

كغلاف نووييبدأ في الانهيارلأسفل ، فإن البروتينات المرتبطة بالكروموسومات المتجانسة تقرب الزوج من بعضهما البعض. ال سينابتونيمالمركب، شبكة من البروتينات بين الكروموسومات المتجانسة ، تتشكل أولاً في مواقع محددة ثم تنتشر لتغطي الطول الكامل للكروموسومات. الاقتران المحكم للكروموسومات المتجانسةيسمىالمشبك. في المشبك ،الجينات علىالكروماتيداتمن الكروموسومات المتجانسةعلى وجه التحديد مع بعضها البعض. السينابتونيماليدعم المركب تبادل مقاطع الكروموسومات بين الكروماتيدات المتجانسة غير الشقيقة ، وهي عملية تسمى العبور. عبور يمكنأن يلاحظبصريا بعد الصرف شياسماتا (صيغة المفرد= chiasma) (انظر الشكل أدناه).

في وقت مبكر من الطور الأول ، تتجمع الكروموسومات المتجانسة معًا لتشكل مشابكًا عصبية.ترتبط الكروموسوماتبإحكام معًا وفي محاذاة مثالية بواسطة شبكة بروتينية تسمى أسينابتونيمالمعقدة وبواسطةcohesinالبروتينات في السنترومير.

تقع فيفترات على طولسينابتونيمالمعقدة هي تجمعات بروتينية كبيرة تسمى عقيدات إعادة التركيب. تحدد هذه التجميعات نقاط chiasmata اللاحقة وتتوسط في عملية متعددة الخطوات لـ عبور- أو إعادة التركيب الجيني - بين الكروماتيدات غير الشقيقة. بالقرب من عقدة إعادة التركيب على كل كروماتيد ، الحمض النووي مزدوج الشريطةمشقوق، ينتهي القطعتم تعديلها، وتم إجراء اتصال جديدبين الكروماتيدات غير الشقيقة. مع تقدم الطور ، فإنسينابتونيمالمركبيبدأ في الانهيارأسفل والكروموسوماتتبدأ فيتكثف. عندماسينابتونيمالمركبذهب، تظل الكروموسومات المتجانسة مرتبطة ببعضها البعض في السنترومير وفي chiasmata. تظل chiasmata حتى الطور الأول. يختلف عدد chiasmata وفقًا للأنواع وطول الكروموسوم. يجب أن يكون هناك تصالب واحد على الأقل لكل كروموسوم للفصل الصحيح للكروموسومات المتجانسة أثناء الانقسام الاختزالي الأول ، ولكن قد يكون هناكاكثر عدد ممكن25. بعد العبور ،سينابتونيمالالمعقدة ينهار وcohesinيتم أيضًا إزالة الاتصال بين الأزواج المتجانسة. في نهاية الطور الأول ، الأزواجويحتجزمعًا فقط عند chiasmata (الشكل أدناه) ووتسمىرباعيات لأن الكروماتيدات الأربعة الشقيقة لكل زوج من الكروموسومات المتجانسة أصبحت مرئية الآن.

أحداث التقاطع هي المصدر الأول للتنوع الجيني في النوى 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 تلك الأخت الكروماتيدانتقلفي مشيجزنزانةسيحمل 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. عمليات الانتقال المتعددة في ذراع الكروموسوم لها نفس التأثير ، حيث تتبادل أجزاء من الحمض النووي لتكوين كروموسومات مؤتلفة.

يحدث التقاطع بين كروماتيدات غير شقيقة للكروموسومات المتماثلة. والنتيجة هي تبادل المواد الجينية بين الكروموسومات المتجانسة.


مناقشة ملحوظة محتملة نقطة

ما هي الاختلافات الرئيسية بين Prophase I of Meiosis و Prophase of Mitosis؟ لماذا هذه الفروق مهمة جدا؟


بروميثافيزأنا

الحدث الرئيسي في المرحلة الأولية الأولىيكونربط الأنابيب الدقيقة لألياف المغزل بالبروتينات الحركية في السنتروميرات. بروتينات Kinetochore هيمتعدد البروتيناتالمجمعات التي تربط المراكز المركزية للكروموسوم بالأنابيب الدقيقة للمغزل الانقسامي. تنمو الأنابيب الدقيقة من الجسيمات المركزية الموضوعة في أقطاب متقابلة للخلية. تتحرك الأنابيب الدقيقة باتجاه منتصف الخلية وتلتصق بأحد الكروموسومين المتماثلين المدمجين. تلتصق الأنابيب الدقيقة في الحركية الحركية لكل كروموسومات. مع ارتباط كل عضو من الزوج المتماثل بأقطاب متقابلة للخلية ، في المرحلة التالية ، يمكن للأنابيب الدقيقة أن تفصل الزوج المتماثل عن بعضهما البعض. ألياف المغزل التي تعلق على kinetochoreيسمىأنبوب دقيق حركي. في نهاية مرحلة ما قبل الطورأنا ، كل رباعيات مرفقةإلى الأنابيب الدقيقة من كلا القطبين ، مع وجود كروموسوم واحد متماثل يواجه كل قطب. الكروموسومات المتجانسةلا يزالون محتجزينمعا في chiasmata. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الغشاء النووي قد انهار بالكامل.

الطور الأول

خلال الطور الاستوائيأنا ، الكروموسومات المتجانسة مرتبةفي وسط الخلية حيث تواجه kinetochores أقطاب متقابلة. تتجه الأزواج المتماثلة بشكل عشوائي عند خط الاستواء. على سبيل المثال ، إذايتم تسمية العضوين المتماثلين من الكروموسوم 1أ وب، ثم يمكن أن تصطف الكروموسوماتأ-ب، أوب-أ.هذا مهم في تحديد الجينات التي تحملها الأمشاج ، حيث سيتلقى كل منها واحدًا فقط من الكروموسومين المتماثلين.هذا يسميتشكيلة مستقلة. تذكر أن الكروموسومات المتجانسة ليست متطابقة ، فهي تحتوي على اختلافات طفيفة في معلوماتها الجينية ، مما يتسبب في أن يكون لكل مشيج تركيبة جينية فريدة.

هذه العشوائية هي الأساس المادي لخلق الشكل الثاني من الاختلاف الجيني في النسل. ضع في اعتبارك أن الكروموسومات المتجانسة لكائن حي يتكاثر جنسيًاموروثة في الأصلكمجموعتين 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. كل خلية من ذرية متعددة الخلايا لها نسخ من مجموعتين أصليتين من الكروموسومات المتجانسة. في الطور الأول من الانقسام الاختزالي ، تشكل الكروموسومات المتجانسة الرباعي. في الطور الأول ، تصطف هذه الأزواج عند نقطة المنتصف بين قطبي الخلية لتشكيل لوحة الطور. لأنهناك فرصة متساويةستواجه ألياف الأنابيب الدقيقة كروموسومًا موروثًا من الأم أو الأب ، ويكون ترتيب الرباعي في لوحة الطور 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.

هذا الحدث - المجموعة العشوائية (أو المستقلة) للكروموسومات المتجانسة في لوحة الطور الطوري - هي الآلية الثانية التي تقدم التباين في الأمشاج أو الأبواغ.في كل خلية تخضع للانقسام الاختزالي ، يختلف ترتيب الرباعي. عدد الاختلافاتتعتمدعلى عدد الكروموسومات التي تشكل مجموعة. هناك احتمالان للتوجيه في لوحة الطور ؛ الالمستطاعوبالتالي فإن عدد المحاذاة يساوي 2ن، أين ن هو عدد الكروموسومات لكل مجموعة. يمتلك البشر 23 زوجًا من الكروموسومات ، مما ينتج عنه أكثر من ثمانية ملايين (223) المستطاعمميزة وراثياالأمشاج. هذا الرقم لا يشمل المتغيرات التيتم إنشاؤه مسبقًافي الكروماتيدات الشقيقة بالتقاطع. بالنظر إلى هاتين الآليتين ، فمن غير المرجح أن يكون لأي خليتين أحاديتين الصبغيات ناتجة عن الانقسام الاختزالي نفس التركيب الجيني (انظر الشكل أدناه).

لتلخيص العواقب الوراثية للانقسام الاختزالي الأول ، جينات الأم والأبيتم توحيدهامن خلال أحداث التقاطع التي تحدث بين كل زوج متماثل أثناء الطور الأول. بالإضافة إلى ذلك ، ينتج التنوع العشوائي للرباعي على لوحة الطور الطوري توليفة فريدة من كروموسومات الأم والأب التي ستشق طريقها إلى الأمشاج.

تشكيلة عشوائية ومستقلة أثناءالطوريةأنا استطيعيتم إظهارهمن خلال النظر في خلية بها مجموعة من اثنين من الكروموسومات (ن= 2).في هذه الحالة، هنالك اثنانالمستطاعالترتيبات على المستوى الاستوائي في الطور الأول. المجموعالمستطاععدد الأمشاج المختلفة هو 2n ، حيثنيساوي عدد الكروموسومات في مجموعة. في هذا المثال ، هناك أربع مجموعات وراثية محتملة للأمشاج. معن= 23 في الخلايا البشرية ، هناك أكثر من 8 ملايينالمستطاعمجموعات من الكروموسومات الأب والأم.

أنا طور أنا

في الطور الأول ، تقوم الأنابيب الدقيقة بفصل الكروموسومات المرتبطة عن بعضها. تظل الكروماتيدات الشقيقة مرتبطة بإحكامسويافي السنترومير.الشياسماتامكسورةفي الطور الأول حيث تقوم الأنابيب الدقيقة المتصلة بالحركية المنصهرة بسحب الكروموسومات المتجانسة بعيدًا.

Telophase I و Cytokinesis

في الطور النهائي ، تصل الكروموسومات المنفصلة إلى أقطاب متقابلة. البقيةمن أحداث الطور النهائي النموذجية قد تحدث أو لا تحدث ، اعتمادًا على الأنواع. في بعض الكائنات ، تكون الكروموسوماتاللاكثافةوالمغلفات النووية تتشكل حول الكروماتيدات في الطور النهائي الأول. في الكائنات الحية الأخرى ، يحدث التحلل الخلوي - الفصل المادي للمكونات السيتوبلازمية إلى خليتين ابنتيتين - دون إعادة تشكيل النوى. في جميع أنواع الحيوانات تقريبًا وبعض الفطريات ، يفصل الحراك الخلوي محتويات الخلية عبر ثلم الانقسام (انقباضالأكتينالحلقة التي تؤدي إلى الانقسام السيتوبلازمي). في النباتاتيتم تشكيل لوحة الخليةأثناء التحلل الخلوي الخلوي بواسطة حويصلات جولجي التي تندمج في لوحة الطور. ستؤدي لوحة الخلية هذه في النهاية إلى تكوين جدران خلوية تفصل بين الخليتين الوليدين.

خليتان أحاديتان همانهايةنتيجة الانقسام الانتصافي الأول. الخلايا أحادية العدد لأنه يوجد في كل قطب واحد فقط من كل زوج من الكروموسومات المتجانسة. لذلك ، توجد مجموعة كاملة واحدة فقط من الكروموسومات.هذا هو السببالخلايامأخوذة في عين الأعتبارأحادي العدد - توجد مجموعة كروموسوم واحدة فقط ، على الرغم من أن كل متماثل لا يزاليتكون مناثنين من الكروماتيدات الشقيقة. تذكر أن الكروماتيدات الشقيقة هي مجرد نسخ مكررة لواحد من اثنين من الكروموسومات المتجانسة (باستثناء التغييرات التي حدثت أثناء العبور). في الانقسام الاختزالي الثاني ، ينفصل هذان الكروماتيدات الشقيقان ، مكونين أربع خلايا ابنة أحادية العدد.

الانقسام الاختزالي الثاني

في بعض الأنواع ، تدخل الخلايا طورًا بينيًا قصيرًا ، أو الحركية، قبل دخول الانقسام الاختزالي الثاني. يفتقر Interkinesis إلى مرحلة S ، لذلكلا تتكرر الكروموسومات. الخليتان اللتان تم إنتاجهما في الانقسام الاختزالي ، تمر بأحداث الانقسام الاختزالي الثاني بالتزامن. أثناء الانقسام الاختزالي الثاني ، تنفصل الكروماتيدات الشقيقة داخل خليتين ابنتيتين ، وتشكل أربعة أمشاج أحادية الصيغة الصبغية. ميكانيكا الانقسام الاختزالي الثاني هيمشابه لالانقسام الفتيلي ، باستثناء أن كل خلية مقسمة تحتوي على مجموعة واحدة فقط من الكروموسومات المتجانسة. لذلك ، تحتوي كل خلية على نصف عدد الكروماتيدات الشقيقة لفصلها كخلية ثنائية الصبغيات تخضع للانقسام.

الطور الثاني

إذا كانت الكروموسوماتمنزوع التكثيففي الطور الأول ، يتكثفون مرة أخرى.إذا تم تشكيل المظاريف النووية، فإنها تتفتت إلى حويصلات. إن الجسيمات المركزيةتم تكرارهاأثناء الحركة الحركية ، تبتعد عن بعضها البعض باتجاه أقطاب متقابلة ، وأعمدة دوران جديدةتتشكل.

بروميثافيزثانيًا

المظاريف النوويةمكسورة تماماأسفل والمغزلتم تشكيله بالكامل. يشكل كل كروماتيد أخت حركية فردية مرتبطة بالأنابيب الدقيقة من أقطاب متقابلة.

الطور الثاني

يتم تكثيف الكروماتيدات الشقيقة إلى أقصى حد ومحاذاة عند خط الاستواء للخلية.

طور الثاني

الكروماتيدات الشقيقةيتم سحبهابصرف النظر عن الأنابيب الدقيقة الحركية والتحرك نحو القطبين المعاكسين. الأنابيب الدقيقة غير الحركية تطيل الخلية.

تختلف عملية محاذاة الكروموسوم بين الانقسام الاختزالي الأول والانقسام الاختزالي الثاني. في مرحلة ما قبل الطورأنا،أنابيب مجهريةنعلق على تنصهرkinetochoresالكروموسومات المتجانسة ، والكروموسومات المتجانسة مرتبة في منتصف الخلية في الطور الأول. في الطور الأول ، يتم فصل الكروموسومات المتجانسة. في المرحلة الأولى من الطور الثاني ، تلتصق الأنابيب الدقيقة بالحركات الحركية للكروماتيدات الشقيقة ، والأختالكروماتيداتإنها مرتبةفي منتصف الخلايا في الطور الثاني. في الطور الثاني ،الأختالكروماتيداتمتفرقين.

Telophase II و Cytokinesis

تصل الكروموسومات إلى أقطاب متقابلة وتبدأ في ذلكاللاكثافة. تتشكل المظاريف النووية حول الكروموسومات. يفصل التحلل الخلوي الخليتين إلى أربع خلايا أحادية الصيغة الصبغية الفريدة.في هذه المرحلة ، فإنالنوى المشكلة حديثًا كلاهما أحادي العدد. تكون الخلايا المنتجة فريدة وراثيًا نظرًا للتشكيلة العشوائية من المتجانسات الأبوية والأمومية وبسبب إعادة اتحاد مقاطع الكروموسومات الخاصة بالأم والأب (مع مجموعات الجينات الخاصة بهم) التي تحدث أثناء التقاطع.تم تحديد عملية الانقسام الاختزالي بأكملهافي الشكل أدناه.

تستمر خلية حيوانية ذات عدد مضاعف من أربعة (2 ن = 4) خلال مراحل الانقسام الاختزالي لتشكيل أربع خلايا ابنة أحادية العدد.


مناقشة ملحوظة محتملة نقطة

هل سبق لك أن استمتعت براحة الفاكهة الخالية من البذور؟ إذا كنت قد أكلت الموز في العصر الحديث ، فهذا يعني أنك قد استهلكت فاكهة ثلاثية الصيغة الصبغية. في حين أن الفاكهة البرية ثنائية الصبغة ويمكنها التكاثر الجنسي ، فإن الموز الخالي من البذور ينشأ من الطفرات والتهجين المخطط له ويمكن أن ينتشر لاجنسيًا. اشرح سبب عدم قدرة الكائنات ثلاثية الصيغة الصبغية على الخضوع للانقسام الاختزالي بنجاح. هل يمكنك التفكير في أي فوائد لكونك ثلاثي الصيغة الصبغية بدلاً من ثنائي الصيغة الصبغية؟


مقارنة الانقسام والانقسام الاختزالي

الانقسام المتساوي والانقسام الاختزالي كلاهما شكل من أشكال انقسام النواة في الخلايا حقيقية النواة. تشترك في بعض أوجه التشابه ، ولكنها تظهر أيضًا اختلافات واضحة تؤدي إلى نتائج مختلفة جدًا. الانقسام الخيطي هو انقسام نووي واحد ينتج عنه نواتانعادة ما تكون مقسمةفي خليتين جديدتين. النوى الناتجة عن الانقسام الانقسامي متطابقة وراثيا مع النواة الأصلية. لديهم نفس عدد مجموعات الكروموسومات ، مجموعة واحدةفي حالةخلايا أحادية العدد ومجموعتينفي حالةخلايا ثنائية الصبغيات. في معظم النباتات وجميع أنواع الحيوانات ، عادةً ما تكون الخلايا ثنائية الصبغيات هي التي تخضع للانقسام الفتيلي لتشكيل خلايا ثنائية الصبغيات جديدة. في المقابل ، الانقسام الاختزالييتكون مناثنين من الانقسامات النووية مما أدى إلى أربعة نوى ذلكعادة ما تكون مقسمةفي أربع خلايا جديدة. النوى الناتجة عن الانقسام الاختزالي ليست وراثيةمطابقوهي تحتوي على مجموعة كروموسوم واحدة فقط. هذا هو نصف عدد مجموعات الكروموسوم في الأصلزنزانة،وهو ثنائي الصيغة الصبغية.

تحدث الاختلافات الرئيسية بين الانقسام والانقسام الاختزالي في الانقسام الاختزالي الأول ، وهو تقسيم نووي مختلف تمامًا عن الانقسام. في الانقسام الاختزالي الأول ، ترتبط أزواج الكروموسومات المتجانسة ببعضها البعض ،ملزمةسويامع السينابتونيمالمعقدًا ، يطور chiasmata ويخضع للتقاطع بين الكروماتيدات الشقيقة ، ويصطف على طول لوحة الطور الطوري في رباعي مع ألياف kinetochore من أقطاب مغزل معاكسة مرتبطة بكل حركية من متماثل في رباعي.كل هذهالأحداث تحدث فقط في الانقسام الاختزالي الأول.

عندما يتم حل chiasmata و tetradمكسورمع المتماثلون ينتقلون إلىقطب واحد أو آخر، مستوى ploidy - عدد مجموعات الكروموسومات في كل نواة مستقبلية - لديهتم تخفيضهمن اثنين إلى واحد. لهذا السبب ، الانقسام الاختزاليلقد تمت إحالتيإلى مثل أ وحدة التخفيض. لا يوجد مثل هذا الانخفاض في مستوى ploidy أثناء الانقسام.

يعتبر الانقسام الاختزالي الثاني أكثر تشابهًا مع الانقسام الانقسامي.في هذه الحالة، تصطف الكروموسومات المضاعفة (مجموعة واحدة فقط منها) على لوحة الطور الطوري مع حركات حركية مقسمة متصلة بألياف kinetochore من أقطاب متقابلة. أثناء الطور الثاني ، كما هو الحال في الطور الانقسامي ، تنقسم الحركات الحركية وأخت واحدة كروماتيد - يشار إليها الآن بالكروموسوم -يتم سحبهاقطب واحد في حينالأخت الأخرىكروماتيديتم سحبهاإلى القطب الآخر. إذا لم يكن كذلكلحقيقة أنكان هناك تقاطع ، سيكون المنتجان لكل قسم من أقسام الانقسام الاختزالي الفردي 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.

يسبق كل من الانقسام الاختزالي والانقسام الفتيلي جولة واحدة من تكرار الحمض النووي ؛ ومع ذلك ، فإن الانقسام الاختزالي يشمل قسمين نوويين. الخلايا الوليدة الأربعة الناتجة عن الانقسام الاختزالي أحادية العدد ومتميزة وراثيًا. تكون الخلايا الوليدة الناتجة عن الانقسام ثنائي الصبغة ومماثلة للخلية الأم.

سر تطور الانقسام الاختزالي

بعض خصائص الكائنات الحية واسعة الانتشار وأساسية بحيث يصعب أحيانًا تذكر أنها تطورت مثل غيرها من السمات الأبسط. الانقسام الاختزالي عبارة عن سلسلة معقدة بشكل غير عادي من الأحداث الخلوية التي واجه علماء الأحياء صعوبة في افتراض واختبار الكيفية التي يمكن أن تكون قد تطورت بها. على الرغم من الانقسام الاختزاليمتشابك بشكل لا ينفصممع التكاثر الجنسي ومزاياه وعيوبه ، من المهم فصل أسئلة تطور الانقسام الاختزالي وتطور الجنس ، لأن الانقسام الاختزالي المبكر قد يكونمفيدلأسباب مختلفة عما هي عليه الآن. التفكير خارج الصندوق وتخيل ما في وقت مبكرفوائد منقد يكون الانقسام الاختزالي أحد الأساليب للكشف عن كيفية تطوره.

تشترك الانقسام الاختزالي والانقسام الخلوي الواضحالعملياتومن المنطقي أن الانقسام الاختزالي تطور من الانقسام الفتيلي. تكمن الصعوبة في الاختلافات الواضحة بين الانقسام الاختزالي الأول والانقسام. آدم ويلكينز وروبن هوليداي2 تلخيص الأحداث الفريدة التي يجب أن تحدث لتطور الانقسام الاختزالي من الانقسام. هذه الخطوات هي الاقتران الكروموسومي المتماثل ، والتبادلات المتقاطعة ، والكروماتيدات الشقيقة المتبقية أثناء الطور ، وقمع تكرار الحمض النووي في الطور البيني. يجادلون بأن الخطوة الأولى هي الأصعب والأكثر أهمية ، وأن فهم كيفية تطورها سيجعل عملية التطور أكثر وضوحًا. يقترحون تجارب جينية قد تلقي الضوء على تطور المشابك.

هناك طرق أخرى لفهم تطور الانقسام الاختزالي قيد التقدم. مختلفأشكال منيوجد الانقسام الاختزالي في الطلائعيات وحيدة الخلية. يبدو أن بعضها أشكال أبسط أو أكثر "بدائية" للانقسام الاختزالي. قد تلقي مقارنة الانقسامات الانتصافية لمختلف الطلائعيات الضوء على تطور الانقسام الاختزالي. ماريلي راميش وزملائها 3 مقارنة الجينات المشاركة في الانقسام الاختزالي في الطلائعيات لفهم متى وأين قد يكون تطور الانقسام الاختزالي. على الرغم من أن البحث لا يزال مستمرًا ، إلا أن الدراسات الحديثة حول الانقسام الاختزالي في الطلائعيات تشير إلى أن بعض جوانب الانقسام الاختزالي ربما تكون قد تطورت في وقت متأخر عن غيرها. يمكن أن يخبرنا هذا النوع من المقارنة الجينية ما هي جوانب الانقسام الاختزالي الأقدم وما هي العمليات الخلوية التي ربما اقترضوا منها في الخلايا السابقة.

ارتباط بالتعلم

انقر فوق خطوات هذه الرسوم المتحركة التفاعلية لمقارنة عملية الانقسام الاختزالي لتقسيم الخلايا بعملية الانقسام الفتيلي: كيف تنقسم الخلايا.

حواشي

  1. لي فان فالين ، "قانون تطوري جديد ،" نظرية التطور 1 (1973): 1-30.
  2. آدم س. ويلكنز وروبن هوليداي ، "تطور الانقسام الاختزالي من الانقسام المتساوي ،" علم الوراثة 181 (2009): 3–12.
  3. ماريلي أ. راميش ،شهر- بانو مالك وجون إم. الجيارديا وأصل حقيقيات النوى المبكر للانقسام الاختزالي ، " علم الأحياء الحالي 15 (2005):185–91.