معلومة

كم عدد الانقسامات الانقسامية التي تخضع لها الخلايا أحادية الصيغة الصبغية قبل الإخصاب؟

كم عدد الانقسامات الانقسامية التي تخضع لها الخلايا أحادية الصيغة الصبغية قبل الإخصاب؟


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.

خلفية

هذا السؤال عن علم وظائف الأعضاء البشرية وتكوين الأمشاج. الحيوان المنوي ليس بالضرورة "النسل" المباشر لخلية ثنائية الصبغيات. بشكل مختلف ، يمكن أن تكون الخلية المنوية هي الخلية الناشئة لخلية أحادية الصيغة الصبغية أخرى. أنا أقول "يمكن أن يكون" و "ليس بالضرورة" ، لكن الصياغة الصحيحة قد تكون "دائمًا هي". قد يكون حيوان منوي معين في نهاية المطاف سليلًا من 1000 جيل من الخلايا أحادية الصيغة الصبغية قبل (العودة في الوقت المناسب) للعثور على سلف ثنائي الصيغة الصبغية (الشخص الذي خضع للانقسام الاختزالي الثاني). أتوقع أن يكون الشيء نفسه صحيحًا بالنسبة للبويضات على الرغم من أنني أتوقع أن يكون للبويضة عدد أقل من المنحدرات الفردية قبل (العودة في الوقت المناسب) لإيجاد الخلية ثنائية الصبغة.

سؤال

  • كم عدد الأجيال الفردية التي سبقت نموذجي الحيوانات المنوية / البويضة يمكن أن تخصب البويضة في النهاية؟

  • كيف تختلف هذه الإجابة باختلاف العمر والجنس؟

السؤال في أجمل صوره هو:

  • ما هو توزيع عدد الانقسامات الانقسامية التي حدثت في الأب / الأم لفرد معين؟

نرحب بأي إجابة من شأنها أن تقدم خطوة نحو الإجابة على هذه الأسئلة!


التقسيم الانتصافي للخلية (مع رسم بياني)

يتضمن الانقسام الانتصافي قسمين كاملين لخلية ثنائية الصبغيات ينتج عنها أربعة نوى أحادية الصيغة الصبغية. يتضمن التقسيم الانتصافي الأول طورًا طويلًا حيث ترتبط الكروموسومات المتجانسة ارتباطًا وثيقًا ببعضها البعض ويتم تبادل المواد الوراثية بينهما.

علاوة على ذلك ، في التقسيم الانتصافي الأول ، يحدث انخفاض في عدد الكروموسوم ، وبالتالي ، ينتج عن هذا الانقسام خليتان فرديتان.

يُعرف التقسيم الانتصافي الأول أيضًا باسم التقسيم غير المتجانسة. في الانقسام الانتصافي الثاني ، تنقسم الخلية أحادية الصيغة الصبغية بشكل انقسامي وتؤدي إلى أربع خلايا أحادية العدد. يُعرف التقسيم الانتصافي الثاني أيضًا باسم التقسيم المتماثل. في الاقتران المتماثل للكروموسومات ، لا يحدث تبادل للمادة الوراثية وتقليل عدد الكروموسومات.

يحدث كل من التقسيم الانتصافي بشكل مستمر ويتضمن كل منهما المراحل المعتادة للانقسام ، أي ، الطور ، الطور ، الطور ، الطور البعيدة. تعتبر المرحلة الأولى من الانقسام الانتصافي الأول مرحلة مهمة للغاية لأن معظم الأحداث الوراثية الخلوية مثل المشابك ، والعبور ، وما إلى ذلك ، تحدث خلال هذه المرحلة.

الطور الأولي هو أطول طور انتصافي ، لذلك ، من أجل الراحة ، يتم تقسيمه إلى ست مراحل فرعية ، أي ، preleptonema (برولبتوتين) ، ليبتونيما (ليبتوتين) ، زيغونيما (زيغوتين) ، باكينيما (باتشيتين) ، دبلونيما (ديبلوتين) ) و diakinesis.

يمكن تمثيل المراحل الفرعية المتتالية للانقسام الاختزالي على النحو التالي:

غير متجانسة الشعبة أو الشعبة الانزيمية الأولى:

في بداية الانقسام الانتصافي الأول ، تبدأ نواة الخلية العضلية في الانتفاخ عن طريق امتصاص الماء من السيتوبلازم ويزداد الحجم النووي حوالي ثلاثة أضعاف. تؤدي هذه الزيادة في حجم النواة إلى تعديل المكونات النووية. بعد هذه التغييرات ، تمر الخلية إلى المرحلة الأولى من الانقسام الانتصافي الأول والذي يُعرف باسم الطور.

الطور الأول هو أطول مرحلة من الانقسام الانتصافي. خلال هذه المرحلة ، تتضاعف كمية الحمض النووي. يحدث معظم تخليق الحمض النووي في بداية هذه المرحلة.

يتضمن المراحل الفرعية التالية:

1. Preleptotene أو Preleptonema:

تشبه مرحلة preleptotene إلى حد كبير الطور الانقسامي المبكر. في هذه المرحلة ، تكون الكروموسومات رفيعة للغاية ، وطويلة ، وغير ملفوفة ، وحيدة طوليًا ، وهياكل شبيهة بالخيوط النحيلة.

2. Leptotene أو Leptonema:

في مرحلة اللبتوتين ، تصبح الكروموسومات أكثر فكًا وتتخذ شكلًا طويلًا يشبه الخيط. تأخذ الكروموسومات في هذه المرحلة اتجاهًا محددًا داخل النواة ، حيث تتلاقى نهايات الكروموسومات باتجاه جانب واحد من النواة ، وهو الجانب الذي يقع فيه الجسيم المركزي (مرحلة الباقة).

يتكرر المريكز ويهاجر كل مريكز ابنة نحو القطب المقابل للخلية. عند الوصول إلى القطبين ، يتكرر كل مركز ، وبالتالي ، يمتلك كل قطب من الخلية مركزين أو مزدوج واحد.

3. Zygotene أو Zygonema:

في مرحلة الزيجوتين ، يحدث الاقتران بين الكروموسومات المتجانسة. تنجذب الكروموسومات المتجانسة التي تأتي من الأم (بالبويضات) والأب (عن طريق الحيوانات المنوية) تجاه بعضها البعض ويحدث الاقتران. يُعرف الاقتران بين الكروموسومات المتجانسة باسم المشابك (Gr. ، synapsis = union). يبدأ المشبك عند نقطة واحدة أو أكثر على طول الكروموسومات المتجانسة.

تم التعرف على ثلاثة أنواع من نقاط الاشتباك العصبي:

(أنا) المشبك المؤيد للمحطة:

في النوع المؤيد للطرف من المشابك ، يبدأ الاقتران في الكروموسومات المتجانسة من النهاية ويستمر نحو الوسطاء.

(ثانيا) المشبك المؤيد للمركز:

في التشابك العصبي المركزي ، تبدأ الكروموسومات المتجانسة في الاقتران من مراكزها المركزية ويتقدم الاقتران نحو نهايات الكروموسومات المتجانسة.

(ثالثا) الاقتران المترجم أو المشابك العشوائية:

يحدث النوع العشوائي من المشابك في نقاط مختلفة من الكروموسومات المتجانسة. إن الاقتران بين الكروموسومات المتجانسة دقيق ومحدد للغاية. من المفترض أن تحافظ الباقة على انتظام آلية المشابك.

4. Pachytene أو Pachynema:

في مرحلة pachytene أو pachynema ، يصبح زوج الكروموسومات ملتويًا حلزونيًا حول بعضهما البعض ولا يمكن تمييزهما بشكل منفصل. في منتصف مرحلة pachynema ، ينقسم كل كروموسوم متماثل طوليًا لتشكيل كروماتيدات.

في الواقع ، تحدث مضاعفة خيوط جزيء الحمض النووي ، وهو أمر ضروري للنسخ اللاحق للكروموسومات ، في وقت سابق ، قبل بداية الطور الانتصافي.

ومع ذلك ، من خلال الجزء السابق من الطور الأول ، يتصرف جزيء الحمض النووي في كل كروموسوم كجسم واحد. في مرحلة pachynema ، تم تغيير هذا الآن ، أصبح الكروماتيدان الموجودان في كل كروموسوم يحتويان على نصف الحمض النووي الموجود في الكروموسوم في البداية ، مستقلين جزئيًا عن بعضهما البعض على الرغم من استمرار ارتباطهما معًا بواسطة centromere المشترك.

وبالتالي ، يتكون كروموسوم باكينيما من أربعة كروماتيدات مرتبطة بشكل وثيق معًا في وحدة معقدة واحدة تسمى ثنائية التكافؤ ، لأنها تحتوي في الواقع على زوج من الكروموسومات.

خلال مرحلة pachynema ، تسمى ظاهرة وراثية مهمة & # 8220 عبور على & # 8221 يحدث. يتضمن العبور إعادة خلط وإعادة توزيع وتبادل متبادل للمواد الوراثية لوالدين بين كروموسومين متماثلين.

وفقًا للآراء الحديثة ، قد ينقسم كروماتيد واحد من كل كروموسوم متماثل في ثنائي التكافؤ بشكل عرضي بمساعدة إنزيم ، وهو نوكلياز داخلي يُقال إنه يزداد في النواة خلال هذه المرحلة بواسطة Stern and Hotta (1969).

بعد تقسيم الكروماتيدات ، يتم تبادل مقاطع الكروماتيدات بين الكروماتيدات غير الشقيقة للكروموسومات المتجانسة. تتحد مقاطع الكروماتيدات المكسورة مع الكروماتيدات نظرًا لوجود إنزيم ، وهو الليجاز (ستيرن وهوتا ، 1969).

تُعرف عملية تبادل مادة الكروماتين هذه بين الكروماتيدات غير الشقيقة لكل كروموسوم متماثل بالعبور الذي يترافق مع تكوين chiasmata.

أفاد Stern and Hotta (1969) أنه خلال مرحلتي pachytene و zygotene ، يحدث تخليق كمية صغيرة من الحمض النووي. يتم استخدام كمية الحمض النووي هذه في إصلاح جزيئات الحمض النووي المكسورة للكروماتيدات أثناء تكوين chiasmata وعبورها. تظل النواة بارزة حتى هذه المرحلة ووجد أنها مرتبطة بالمنطقة المنظمة النواة للكروموسوم.

5. ديبلوتين أو دبلونيما:

في مرحلة الدبلوتين أو الدبلونيما ، تتنافر الكروموسومات المتجانسة بعضها البعض لأن قوة التجاذب بين الكروموسومات المتجانسة تتناقص. وبالتالي ، فإن الكروموسومين المتماثلين منفصلين عن بعضهما البعض ، ولكن ليس تمامًا لأن كلاهما يظل متحدًا عند نقطة التبادل أو chiasmata.

في مرحلة التحريك ، تصبح الكروموسومات ثنائية التكافؤ أكثر تكثفًا وتوزعًا بالتساوي في النواة. تنفصل النواة عن جزء المنظم النووي للكروموسوم وتختفي في النهاية. أثناء التحريك ، ينتقل التصالب من المركز باتجاه نهايات الكروموسومات ويتضاءل التشاسمات الوسيطة.

يُعرف هذا النوع من حركة chiasmata بالانتهاء. لا تزال الكروماتيدات متصلة بواسطة chiasma الطرفي وهذه موجودة حتى الطور الطوري.

في مرحلة ما قبل الطور ، يتفكك الغلاف النووي ويتم ترتيب الأنابيب الدقيقة في شكل مغزل بين المريكزين اللذين يشغلان موضع قطبين متقابلين للخلية. تصبح الكروموسومات ملفوفة بشكل كبير بطريقة لولبية ويتم ترتيبها على خط الاستواء للمغزل.

في الطور الأول ، يتم ربط الأنابيب الدقيقة للمغزل بالوسط المركزي للكروموسومات المتجانسة لكل رباعي. يتم توجيه مركز كل كروموسوم نحو القطبين المعاكسين. تزداد قوى التنافر بين الكروموسومات المتجانسة بشكل كبير وتصبح الكروموسومات جاهزة للانفصال.

بسبب تقلص الألياف الصبغية للأنابيب الدقيقة ، يتحرك كل كروموسوم متماثل مع كروماتيداته والوسط غير المقسم باتجاه القطبين المعاكسين للخلية. عادةً ما تنفصل الكروموسومات ذات التصالبات الطرفية المفردة أو القليلة بشكل متكرر أكثر من الكروموسومات الأطول التي تحتوي على العديد من التصالبات.

يحدث التخفيض الفعلي في هذه المرحلة. هنا يجب أن نلاحظ بعناية أن الكروموسومات المتجانسة التي تتحرك نحو القطبين المعاكسين هي كروموسومات من أصل أب أو أم.

علاوة على ذلك ، لأنه أثناء تكوين chiasma من اثنين من الكروموسوم ، غيّر أحدهما نظيره ، وبالتالي ، فإن كروماتيدات الكروموسوم لا تتشابه مع بعضها البعض من الناحية الجينية.

في الطور الأول ، تشكل الشبكة الإندوبلازمية الغلاف النووي حول الكروموسومات وتفكك الكروموسومات. تظهر النواة مرة أخرى ، وبالتالي يتم تكوين اثنين من الكروموسومات البنت. بعد الحركة الحركية ، يحدث التحلل الخلوي وتتكون خليتان أحاديتان.

تمر كلتا الخليتين خلال مرحلة راحة قصيرة أو طور البيني. في حالة التريليوم ، لا تحدث الطور البيني والطور البيني ويتبع الطور الأول الطور الثاني مباشرة.

الشعبة النمطية أو الثانية:

التقسيم الانتصافي المتماثل أو الثاني هو في الواقع الانقسام الانقسامي الذي يقسم كل خلية انتصافية أحادية الصيغة الصبغية إلى خليتين أحاديتين.

يشمل القسم الانتصافي الثاني المراحل الأربع التالية:

في المرحلة الثانية من الطور ، ينقسم كل مركز إلى قسمين ، وبالتالي ، يتشكل زوجان من المريكزات. يهاجر كل زوج من المريكزات إلى القطب المعاكس. يتم ترتيب الأنابيب الدقيقة للألياف على شكل مغزل عند الزاوية اليمنى لمغزل الانقسام الاختزالي الأول. يختفي الغشاء النووي والنواة. تصبح الكروموسومات التي تحتوي على كروماتيدات قصيرة وسميكة.

أثناء الطور الثاني ، يتم ترتيب الكروموسومات على خط استواء المغزل. ينقسم السنترومير إلى قسمين ، وبالتالي ، ينتج كل كروموسوم اثنين من الكروموسومات الأحادية أو الكروموسومات الابنة. ترتبط الأنابيب الدقيقة للمغزل بمركز الكروموسومات.

تتحرك كروموسومات الابنة نحو القطبين المعاكسين بسبب تقلص الأنابيب الدقيقة الصبغية وتمدد الأنابيب الدقيقة بين المناطق للمغزل.

تهاجر الكروماتيدات إلى القطبين المعاكسين وتعرف الآن باسم الكروموسومات. تشكل الشبكة الإندوبلازمية الغلاف النووي حول الكروموسومات وتعاود النواة الظهور بسبب تخليق الحمض النووي الريبوزي (rRNA) بواسطة الحمض النووي الريبوزومي (rDNA) وأيضًا بسبب تراكم البروتينات الريبوسومية.

بعد karyokinesis في كل خلية انتصافية أحادية الصيغة الصبغية ، يحدث التحلل الخلوي ، وبالتالي ، يتم إنتاج أربع خلايا أحادية الصيغة الصبغية. تحتوي هذه الخلايا على أنواع مختلفة من الكروموسومات بسبب العبور في الطور الأول.


كم عدد الانقسامات الانقسامية التي تخضع لها الخلايا الفردية قبل الإخصاب؟ - مادة الاحياء

معلومات عامة عن الكروموسومات:

  • تحتوي الكروموسومات على معلومات وراثية في تسلسل جزيئات الحمض النووي (انظر الرسم البياني)
  • يمكن أن يكون الحمض النووي في شكل طويل يشبه الخيط يسمى الكروماتين أو يمكن أن يكون الحمض النووي في شكل قصير ومكثف يسمى الكروموسوم
  • يحتوي الكروموسوم غير المتماثل على جزيء DNA واحد
    يحتوي الكروموسوم المضاعف على جزيئين متطابقين من الحمض النووي (كروماتيدات شقيقة) متصلان في السنترومير.
  • N = عدد الأنواع المختلفة من الكروموسومات في الخلية
    1N = أحادي العدد = مجموعة واحدة 2N = مضاعفة = مجموعتان
    على سبيل المثال ، في البشر ، تحتوي الحيوانات المنوية أحادية الصيغة الصبغية على 23 كروموسومًا للبويضة أحادية الصيغة الصبغية 23 جنينًا ثنائي الصبغة يحتوي على 46 كروموسوم.
  • الكروموسومات المتجانسة هي كروموسومات من نفس النوع. أعطاك والدك كروموسوم من النوع 1 لذلك ،
    الكروموسومات غير المتجانسة من أنواع مختلفة.
  • الكروموسومات الشقيقة هي كروماتيدات على نفس الكروموسوم المنسوخ
  • في أي مرحلة من مراحل الانقسام الفتيلي ، احسب عدد السنتروميرات للحصول على عدد الكروموسومات في الخلية


انقسام الخلية = الانقسام النووي + الانقسام السيتوبلازمي

  • تنتج خلايا ابنة متطابقة وراثيا مع بعضها البعض والخلية الأم.
  • العملية التي ينمو فيها الجنين إلى شخص بالغ ، وكيف تلتئم الجروح ، وتجديد الأنسجة.
  • طريقة التكاثر اللاجنسي في النباتات والخميرة.

2. الانقسام المتساوي (التقسيم النووي) = الكروماتيدات الشقيقة منفصلة عن بعضها البعض

أ) الطور الأول: أصبحت الكروموسومات المكثفة مرئية الآن
الغشاء النووي يفكك الأنابيب الدقيقة للمغزل التي تعلق على السنتروميرات

ب) الطورية: تدفع الأنابيب الدقيقة الكروموسومات وتسحبها لتصطف عند خط الاستواء أو لوحة METAPHASE

ج) طهارة: تنقسم السنتروميرات ، الكروماتيدات الشقيقة (تسمى الآن الكروموسومات لأن لها مراكزها الخاصة) منفصلة عن بعضها البعض

د) تيلوفاس: تصل الكروموسومات إلى أقطاب متقابلة
تصبح الكروموسومات طويلة مثل الكروماتين
يعيد تجميع الغشاء النووي

3. يظهر = انقسام السيتوبلازم لتكوين خليتين ابنتيتين

أ- النباتات: تندمج مكونات جدار الخلية في منتصف الخلية لتشكل لوحة الخلية الخلوية تنمو من الداخل --- & gt من الخارج
ب.الحيوانات: كسر فج أو معسر في غشاء الخلية في المنتصف من الخارج - & GT من الداخل

دورة الخلية الكهروضوئية الكهربية - النقاط الرئيسية :

دورة الخلية الكهروضوئية- خطوات:

المداخلة أنا : G1 + S + G2

ميوسيس الأول: Prophase I + Metaphase I + Anaphase I + Telophase I
(انظر الرسم التخطيطي في النص الخاص بك أو الارتباط بالرسم هنا - اضغط على زر الرجوع للعودة)

النبأ الأول:
تتكثف الكروموسومات ، يتفكك الغشاء النووي ،
الأنابيب الدقيقة من المغزل وتعلق على السنتروميرات ،
زوج كروموسومات متجانس لتشكيل رباعي (أربعة كروماتيدات مرتبطة ببعضها البعض)
عبور (التبادل الجيني) بين الكروماتيدات غير الشقيقة. انظر الرسم

METAPHASE الأول:
تنتقل الكروموسومات إلى خط الاستواء
تصطف الكروموسومات المتجانسة على جوانب متقابلة من لوحة الطور الطوري ، لذا فإن سطرين من الكروموسومات
تشكيلة مستقلة من الكروموسومات غير المتجانسة
(مهم للتنوع الجيني)

طهارة أنا:
لا الازدواجية المركزية
تنفصل الكروموسومات المتجانسة عن أقطاب متقابلة

تيلوفاس الأول:
وصلت الكروموسومات إلى أقطاب متقابلة
يعيد تجميع الغشاء النووي
ينهار المغزل
تصبح الكروموسومات غير مكثفة

السيتوكينيزيس الأول: انقسام السيتوبلازم
نتيجة خليتين غير متماثلتين. هذه خلايا أحادية العدد لكن لاحظ أنها تحتوي على كروموسومات مكررة.

الفصل الثاني: G1 + S (لا تكرار الحمض النووي) + G2

ميوسيس الثاني: تشبه إلى حد بعيد الانقسام في الميكانيكا ، ولكن خلية أحادية الصيغة الصبغية - & gt خليتان فرديتان

النبوة الثانية:
تتكثف الكروموسومات ، ينهار الغشاء النووي ،
تشكل الأنابيب الدقيقة المغزل وتعلق على السنتروميرات ،
لا عبور

METAPHASE II:
سطر واحد فقط من الكروموسومات في لوحة الطور

أنافاس الثاني:
الازدواجية المركزية
كروماتيدات شقيقة منفصلة عن أقطاب متقابلة

TELOPHASE II:
وصلت الكروموسومات إلى أقطاب متقابلة
إصلاحات الغشاء النووي
ينهار المغزل
تصبح الكروموسومات غير مكثفة

السيتوكينيزيس الثاني : انقسام السيتوبلازم
كل خلية أحادية العدد من Meiosis I تنتج خليتين فرديتين. لاحظ أن كل من هذه الخلايا أحادية الصيغة الصبغية النهائية لها صبغيات غير مكررة. تنضج هذه الخلايا أو تتمايز وهي الأمشاج.

دورة حياة كائنات التكاثر الجنسي:

1. الخلايا الجرثومية التناسلية ثنائية الصبغيات عند البالغين تخضع لـ MEIOSIS لتكوين أمشاج أحادية الصيغة الصبغية.
2. بيضة مفردة الصبغيات + حيوانات منوية أحادية الصيغة الصبغية - تخصيب عشوائي ---- & جنين ثنائي الصيغة الصبغية
3. الجنين ثنائي الصبغة - الانقسام - & gt الكائن البالغ (مع جميع الخلايا ثنائية الصبغيات)

  • أ. ارسم خلية ثنائية الصيغة الصبغية (مع 2N = 8) تمر بجميع المراحل لكل قسم. استخدم خطوطًا ذات أحجام مختلفة لأنواع مختلفة من الكروموسومات. استخدم ألوانًا مختلفة لكروموسومات الأم والأب.
  • ب. اكتب مقارنة بين الانقسام والانقسام الاختزالي (انظر الجدول أدناه)

ماذا يحدث عندما تحدث أخطاء في دورات القسمة هذه؟ (الملاحظات لم تنته بعد)


الانقسام الخلوي: الانقسام والانقسام الاختزالي

دورة انقسام الخلية ، الشكل من ويكيبيديا. تخرج الخلايا التي تتوقف عن الانقسام من المرحلة G1 من دورة الخلية إلى ما يسمى بحالة G0.

تستنسخ الخلايا نسخًا متطابقة وراثيًا من نفسها عن طريق دورات نمو الخلايا وانقسامها. يوضح الرسم التخطيطي لدورة الخلية على اليسار أن دورة انقسام الخلية تتكون من 4 مراحل:

  • G1 هي الفترة التي تلي انقسام الخلية ، وقبل بدء تكرار الحمض النووي. تنمو الخلايا وتراقب بيئتها لتحديد ما إذا كان ينبغي عليها بدء جولة أخرى من الانقسام الخلوي.
  • S هي فترة تخليق الحمض النووي ، حيث تقوم الخلايا بتكرار كروموسوماتها.
  • G2 هي الفترة بين نهاية تكرار الحمض النووي وبداية انقسام الخلية. تتحقق الخلايا للتأكد من اكتمال تكرار الحمض النووي بنجاح ، وإجراء أي إصلاحات ضرورية.
  • M هي الفترة الفعلية لانقسام الخلية ، وتتكون من الطور الأولي ، الطور الطوري ، الطور الطوري ، الطور النهائي ، والتحرك الخلوي.

الكروموسومات

تم تسمية الكروموسومات لأول مرة من قبل علماء الخلايا الذين شاهدوا الخلايا المنقسمة من خلال مجهر. يتضمن التعريف الحديث للكروموسوم الآن وظيفة الوراثة والتركيب الكيميائي. الكروموسوم هو جزيء DNA يحمل كل أو جزء من المعلومات الوراثية للكائن الحي. في الخلايا حقيقية النواة ، يتم تعبئة الحمض النووي بالبروتينات في النواة ، ويختلف في التركيب والمظهر في أجزاء مختلفة من دورة الخلية.
تتكثف الكروموسومات وتصبح مرئية بالمجهر الضوئي حيث تدخل الخلايا حقيقية النواة في الانقسام أو الانقسام الاختزالي. أثناء الطور البيني (G1 + S + G2) ، يتم فك تكاثف الكروموسومات كليًا أو جزئيًا ، على شكل كروماتين ، والذي يتكون من جرح DNA حول بروتينات هيستون (نيوكليوزومات).

في G1 ، كل كروموسوم هو كروماتيد واحد. في G2 ، بعد تكرار الحمض النووي في المرحلة S ، عندما تدخل الخلية الطور الانقسامي ، يتكون كل كروموسوم من زوج من الكروماتيدات الشقيقة المتطابقة ، حيث يحتوي كل كروماتيد على جزيء DNA خطي مطابق للأخت المرتبطة. يتم ربط الكروماتيدات الشقيقة في مراكزها المركزية ، كما هو موضح في الصورة أدناه. زوج من الكروماتيدات الشقيقة هو كروموسوم واحد مكرر ، حزمة واحدة من المعلومات الوراثية.

النمط النووي البشري & # 8220painted & # 8221 باستخدام مجسات DNA الفلورية. يتكون كل من هذه الكروموسومات الانقسامية من زوج من الكروماتيدات الشقيقة المرتبطة في مراكزهم المركزية. صُنفت صور أزواج الكروموسوم المتجانسة (على سبيل المثال ، نسختان من الكروموسوم 1) بجانب بعضها البعض. صورة من Bolzer et al. ، (2005) خرائط ثلاثية الأبعاد لجميع الكروموسومات في نوى الخلايا الليفية للذكور البشري و Prometaphase Rosettes. بلوس بيول 3 (5): e157 DOI: 10.1371 / journal.pbio.0030157

بلاوي
البشر ثنائي الصيغة الصبغية، مما يعني أن لدينا نسختين من كل كروموسوم. ورثنا نسخة واحدة من كل كروموسوم من أم أخرى ، ونسخة واحدة من كل من والدنا. الجاميطات (خلايا الحيوانات المنوية أو خلايا البويضات) هي أحادي العدد، مما يعني أن لديهم مجموعة كاملة واحدة فقط من الكروموسومات.
تسمى الكروموسومات التي لا تختلف بين الذكور والإناث جسيمات جسمية، والكروموسومات التي تختلف بين الذكور والإناث هي الكروموسومات الجنسية ، X و Y لمعظم الثدييات. عادة ما يكون لدى البشر 22 زوجًا من الصبغيات الجسدية وزوج واحد من الكروموسومات الجنسية (XX أو XY) ، ليصبح المجموع 46 كروموسومًا. نقول أن البشر لديهم 2N = 46 كروموسوم ، أين ن = 23 ، أو العدد الفردي للكروموسومات.
تسمى الخلايا ذات المجموعات الكاملة من الكروموسومات euploid تسمى الخلايا ذات الصبغيات المفقودة أو الزائدة اختلال الصيغة الصبغية. أكثر حالات اختلال الصيغة الصبغية شيوعًا عند الأشخاص هو التباين في عدد الكروموسومات الجنسية: XO (وجود نسخة واحدة فقط من X) أو XXX أو XYY. يؤدي عدم وجود كروموسوم X إلى موت الجنين المبكر.
يتم استدعاء نسختين من كروموسوم معين ، مثل الكروموسوم 1 متماثل. تُظهر صورة النمط النووي أعلاه الأزواج المتماثلة لجميع الجسيمات الذاتية. الكروموسومات المتجانسة ليست متطابقة مع بعضها البعض ، على عكس الكروماتيدات الشقيقة. غالبًا ما يكون لديهم متغيرات مختلفة لنفس المعلومات الوراثية & # 8211 مثل لون العين الزرقاء مقابل لون العين البني ، أو فصيلة الدم A مقابل فصيلة الدم B.
الانقسام المتساوي
ينتج الانقسام الخيطي خليتين ابنتيتين متطابقتين وراثيًا مع بعضهما البعض ، والخلية الأبوية. تبدأ الخلية ثنائية الصبغيات بالكروموسومات 2N ومحتوى الحمض النووي 2X. بعد تكرار الحمض النووي ، لا تزال الخلايا ثنائية الصبغيات وراثيًا (عدد الكروموسوم 2N) ، ولكنها تحتوي على 4X من محتوى الحمض النووي لأن كل كروموسوم قد قام بتكرار الحمض النووي الخاص به. يتكون كل كروموسوم الآن من زوج متصل من الكروماتيدات الشقيقة المتطابقة. أثناء الانقسام ، تنفصل الكروماتيدات الشقيقة وتنتقل إلى الأطراف المقابلة للخلية المنقسمة. ينتهي الانقسام الخيطي بخليتين متطابقتين ، كل منهما تحتوي على كروموسومات 2N ومحتوى 2X من الحمض النووي. تتكاثر جميع الخلايا حقيقية النواة عبر الانقسام ، باستثناء خط جرثومي الخلايا التي تخضع للانقسام الاختزالي (انظر أدناه) لإنتاج الأمشاج (البويضات والحيوانات المنوية).

  • prophase & # 8211 كروموسومات تتكثف كل كروموسوم يتكون من زوج من كروماتيدات شقيقة متطابقة مرتبطة في المركز.
  • الطور الطوري & # 8211 الكروموسومات تصطف في منتصف الخلية ، على طول مستوى انقسام الخلية ، يتم دفعها وسحبها بواسطة الأنابيب الدقيقة لجهاز المغزل
  • طور & # 8211 الكروماتيدات الشقيقة منفصلة وتهاجر نحو الأطراف المتقابلة للخلية
  • الطور الطوري & # 8211 الكروماتيدات العنقودية على طرفي نقيض للخلية وتبدأ في التفكيك
  • الحركية الخلوية & # 8211 يقرص الغشاء لتقسيم الخليتين الوليدين

فيما يلي رسم تخطيطي مبسط يوضح العملية الشاملة ونواتج الانقسام الفتيلي:

المصدر: ويكيميديا ​​كومنز (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:MajorEventsInMeiosis_variant_int.svg)

أسئلة أو نقاط للتأمل أو ملاحظة حول الشكل أعلاه (الإجابات في أسفل الصفحة):

  1. هل الخليتان الابنتان متماثلتان أم مختلفتان عن بعضهما البعض ، وعن الخلية الأصل في البداية؟
  2. لماذا يتغير الرسم التوضيحي للكروموسومات (من قضيب واحد إلى قضبان مزدوجة متصلة) بعد تكرار الحمض النووي ، ومرة ​​أخرى (يعود إلى قضبان مفردة) أثناء الانقسام الفتيلي؟
  3. هل الشكل يظهر صبغيين مختلفين أو زوج واحد من الكروموسومات المتجانسة؟
  4. يمكن أن تخضع الخلايا أحادية الصيغة الصبغية للانقسام؟ ماذا عن الخلايا ثلاثية الصبغيات (الخلايا التي تحتوي على كروموسومات 3N)؟

يوضح هذا الرسم المتحرك أدناه تغليف الحمض النووي وتكثيف الصبغيات عندما تخضع الخلية للانقسام.

حدث خطأ جسيم في سرد ​​الفيديو في الوقت 1:22: توجد الكروموسومات طوال دورة الخلية بأكملها (في جميع الأوقات في حياة الخلية و # 8217) مرئية في شكلها المكثف فقط أثناء الانقسام والانقسام الاختزالي.

الانقسام الاختزالي

هذا تسلسل خاص من انقسامات خليتين تنتج أمشاج أحادية الصيغة الصبغية من خلايا سلالة جرثومية ثنائية الصبغيات. يبدأ بخلية ثنائية الصبغيات خضعت لتكرار الحمض النووي الصبغي: 2N كروموسومات ، 4X محتوى DNA. ينتج عن قسمين متتاليين ، بدون تكرار إضافي للحمض النووي ، 4 أمشاج أحادية الصيغة الصبغية: 1N كروموسومات ، 1X محتوى DNA.
يحتوي NOVA على مقارنة تفاعلية جيدة جنبًا إلى جنب بين الانقسام والانقسام الاختزالي في هذه الصفحة: كيف تنقسم الخلايا
يمهد الانقسام الاختزالي الطريق لعلم الوراثة المندلية. يحتاج الطلاب إلى معرفة أن معظم الإجراءات الوراثية تحدث في أول الانقسام الانتصافي:

  • تتزاوج الكروموسومات المتجانسة وتتماشى مع بعضها البعض (المشابك) في الطور الأول
  • يحدث العبور بين الكروموسومات المتجانسة في الطور الأول ، قبل تصطف الكروموسومات في لوحة الطور
  • الكروموسومات المتجانسة المنفصلة عن الخلايا الوليدة (لا تنفصل الكروماتيدات الشقيقة) في القسم الأول ، مكونة خلايا أحادية العدد (1N)
  • يحدث فصل كل زوج من الكروموسومات المتجانسة بشكل مستقل ، لذا فإن جميع التوليفات الممكنة من كروموسومات الأم والأب ممكنة في خليتين ابنتيتين & # 8211 هذا هو أساس قانون Mendel & # 8217s للتشكيلة المستقلة
  • ال القسم الأول هو عندما تصبح الخلايا الوليدة أحادية العدد وظيفيا أو وراثيا

يبدو أن النقطة الأخيرة هي الأصعب على الطلاب فهمها. ضع في اعتبارك الكروموسومات X و Y. يتزاوجان في الطور الأول ، ثم ينفصلان في القسم الأول. تحتوي الخلايا الوليدة من الانقسام الانتصافي الأول إما على X أو Y ليس لديهم كلاهما. تحتوي كل خلية الآن على كروموسوم جنسي واحد فقط ، مثل الخلية أحادية العدد.
طريقة واحدة للتفكير في ploidy هي عدد المستطاع الأليلات لكل جين يمكن أن تمتلكه الخلية. مباشرة بعد الانقسام الاختزالي الأول ، انفصلت الكروموسومات المتجانسة إلى خلايا مختلفة. يحمل كل متماثل نسخة واحدة من الجين ، ويمكن أن يكون كل جين أليلًا مختلفًا ، لكن هذين المتماثلين موجودان الآن في خليتين مختلفتين. على الرغم من أنه يبدو أن هناك اثنين من كل كروموسوم في كل خلية ، إلا أنهما موجودان مكررة الكروموسومات ، أي أنه كروموسوم واحد تم نسخه ، لذلك لا يوجد سوى أليل واحد محتمل في الخلية (نسختان فقط منه).
التقسيم الانتصافي الثاني هو المكان الذي تنفصل فيه الكروماتيدات الشقيقة (المكررة). إنه يشبه الانقسام لخلية أحادية الصيغة الصبغية. في بداية الانقسام الثاني ، تحتوي كل خلية على كروموسومات 1N ، كل منها يتكون من زوج من الكروماتيدات الشقيقة المرتبطة في المركز.
فيما يلي رسم تخطيطي مبسط يوضح العملية الشاملة ومنتجات الانقسام الاختزالي:

نظرة عامة على الانقسام الاختزالي من ويكيبيديا بواسطة Rdbickel

وهنا مقطع فيديو يشرح خطوات الانقسام الاختزالي:

من المهم جدًا أن تدرك كيف ولماذا تصبح الخلايا أحادية العدد بعد الانقسام الاختزالي الأول.
لتأكيد أنك تفهم الانقسام الاختزالي ، اعمل من خلال واحد أو أكثر من هذه البرامج التعليمية التفاعلية:

  • يحتوي البرنامج التعليمي لمشروع بيولوجيا الخلية في U.
  • Jung Choi & # 8217s تعليمي فلاش تفاعلي ، برمجته بيرسون ، يستخدم كروموسوم بشري 7 ، مع النوع البري وأليلات التليف الكيسي لـ CFTR ، لتتبع الفصل من خلال الانقسام الاختزالي ، مع وبدون العبور: البرنامج التعليمي للفصل Meiotic Segregation

الكروموسومات والكروماتيدات ، ما هو الفرق وكم عدد الكروموسومات الموجودة في أوقات مختلفة من دورة الخلية وبعد الانقسام والانقسام الاختزالي؟

تحتوي الكروموسومات بالتعريف على الحمض النووي الذي يشكل الجينوم الأساسي للخلية. في بدائيات النوى ، عادةً ما يتم حزم الجينوم في كروموسوم دائري واحد يتكون من جزيء DNA دائري يتكون من بضعة ملايين من الأزواج القاعدية (Mbp). في حقيقيات النوى ، يتم حزم الجينوم في عدة كروموسومات خطية ، كل منها يتكون من جزيء DNA خطي من عشرات أو مئات من Mbp. توجد الكروموسومات في جميع مراحل دورة الخلية المختلفة. تتكثف وتصبح مرئية للفحص المجهري للضوء في طور الانقسام أو الانقسام الاختزالي ، كما أنها تتكثف أثناء الطور البيني ، على شكل كروماتين (DNA ملفوف حول النيوكليوسومات ، مثل & # 8220 حبة على سلسلة & # 8221).
يشير عدد الكروموسوم ، N ، في حقيقيات النوى ، إلى عدد الكروموسومات في خلية أحادية الصيغة الصبغية ، أو الأمشاج (الحيوانات المنوية أو خلية البويضة). تحتوي الخلايا ثنائية الصبغيات (جميع الخلايا في أجسامنا باستثناء الأمشاج) على كروموسومات 2N ، لأن الكائن ثنائي الصبغيات يتكون من اتحاد 2 أمشاج يحتوي كل منهما على كروموسومات 1N. من حيث عدد الكروموسومات (ploidy) ، من المفيد التفكير في الكروموسومات كحزم للمعلومات الجينية. زوج من الكروماتيدات الشقيقة هو كروموسوم واحد لأنه يحتوي على معلومات وراثية (أليلات) موروثة من أحد الوالدين فقط. زوج من الكروموسومات المتجانسة ، يتكون كل منهما من كروماتيد واحد في خلية ابنة في نهاية الانقسام الفتيلي ، وله أليلات من الأب والأم ، ويحسبان على أنهما 2 كروموسومات.
يظل عدد الكروموسوم هذا كما هو بعد تكرار الكروموسوم خلال المرحلة S: يتكون كل كروموسوم يدخل الانقسام الخلوي الآن من زوج من الكروماتيدات الشقيقة المرتبطة ببعضها البعض عند السنترومير. ثم في حالة الانقسام الفتيلي ، تنفصل الكروماتيدات الشقيقة لكل كروموسوم ، بحيث تتلقى كل خلية ابنة كروماتيدًا واحدًا من كل كروموسوم. نتيجة الانقسام الفتيلي هي خليتان ابنتيتان متطابقتان وراثيًا متطابقتان مع الخلية الأصلية ، وكلها تحتوي على كروموسومات 2N. لذلك خلال دورة الخلية الانقسامية ، يتضاعف محتوى الحمض النووي لكل كروموسوم خلال المرحلة S (يبدأ كل كروموسوم كروماتيد واحد ، ثم يصبح زوجًا من كروماتيدات شقيقة متطابقة خلال المرحلة S) ، لكن رقم الكروموسوم يبقى كما هو.
الكروماتيد ، إذن ، هو جزيء DNA كروموسومي واحد. يتغير عدد الكروماتيدات من 2X في G1 إلى 4X في G2 والعودة إلى 2X ، لكن عدد الكروموسومات يبقى كما هو.
يتم تقليل عدد الكروموسوم من 2N إلى 1N في القسم الانتصافي الأول ، ويبقى عند 1N في القسم الانتصافي الثاني. نظرًا لأن الكروموسومات المتجانسة تنفصل في القسم الأول ، لم تعد الخلايا البنت تمتلك نسخًا من كل كروموسوم من كلا الوالدين ، لذلك لديهم معلومات وراثية أحادية العدد ، وعدد كروموسوم 1N. القسم الانتصافي الثاني ، حيث تنفصل الكروماتيدات الشقيقة ، يشبه الانقسام الفتيلي. يبقى عدد الكروموسوم كما هو عندما تنفصل الكروماتيدات الشقيقة.
باستخدام المعلومات الواردة أعلاه ، قارن هذين المخططين المبسطين للانقسام والانقسام الاختزالي لتصور سبب تكون الخلايا أحادية العدد بعد الانقسام الاختزالي 1. على وجه التحديد ، قارن الكروموسومات في الخلايا في نهاية الانقسام مقابل نهاية الانقسام الاختزالي الأول ، مع إدراك أن الرسم التخطيطي لمسارات الانقسام فقط أ غير مرتبطة زوج من الكروموسومات المتجانسة ، في حين أن مخطط الانقسام الاختزالي يتتبع اثنين أزواج من الكروموسومات المتجانسة (كروموسوم طويل واحد وكروموسوم قصير):

نظرة عامة على الانقسام الاختزالي من ويكيبيديا بواسطة Rdbickel

الفيديو أدناه موجه لجمهور المدرسة الثانوية ، لكنه يقدم طريقة مفيدة للتعرف على عدد الكروموسومات الموجودة في الخلية (ومن ثم مستوى البلويد لهذه الخلية). أثناء المشاهدة ، تحقق مما إذا كان بإمكانك التعرف على سبب كون منتجات الانقسام الاختزالي 1 خلايا أحادية العدد:


بيولوجيا الجنسانية

بادئ ذي بدء ، يجب أن نتعامل مع الانقسام والانقسام الاختزالي. يصف هذان المصطلحان كيف تنقسم نواة الخلية وتوزع حمضها النووي. ينقسم الحمض النووي (المادة الوراثية) الموجود في نواة الخلية إلى عدد من الوحدات الشبيهة بالشريط تسمى الكروموسومات. عدد الكروموسومات لمعظم الكائنات الحية ثابت. أثناء الانقسام ، تتضاعف كروموسومات النواة بحيث تكون النواة الناتجة عن انقسامها متطابقة وراثيًا. يمكن أن يحدث الانقسام الخيطي في نواة ثنائية الصبغيات ، أي واحدة تحتوي على أزواج من الكروموسومات تمثل كل من والديها أو في نواة أحادية العدد تحتوي على مجموعة واحدة من الكروموسومات.

ينتج الانقسام الاختزالي ، الذي يُطلق عليه غالبًا "قسم الاختزال" ، أربع نوى ابنة مع تقليل عدد الكروموسومات إلى نصف العدد الأصلي. النتيجة الإجمالية هي أن نواة واحدة ثنائية الصيغة الصبغية تصبح أربع نوى أحادية العدد. على الرغم من أن كل نواة ابنة تحتوي على مجموعة كاملة من الكروموسومات ، فإن الأحداث أثناء الانقسام الاختزالي تضمن أن كل نواة من هذه النوى تحتوي على مادة وراثية مشتقة من كلا الوالدين وأن كل نواة ابنة مختلفة وراثيًا عن الأخرى.

هناك العديد من المناقشات الجيدة الموضحة حول الانقسام الاختزالي والانقسام على الإنترنت. استخدم المستعرض الخاص بك لتحديد موقع واحد من هؤلاء إذا كنت ترغب في دراسة هذا الموضوع بالتفصيل.

يتضمن التكاثر الجنسي دائمًا الانقسام الاختزالي في مرحلة ما من دورة حياة الكائن الحي. متى وأين يحدث الانقسام الاختزالي أمر بالغ الأهمية لفهم تاريخ حياة هذه الكائنات. يتم التعرف بشكل عام على ثلاثة أنواع من الانقسام الاختزالي. هؤلاء هم 1) الانقسام الاختزالي المشيجي, 2) الانقسام الزيجوتيو 3) الانقسام الاختزالي المتقطع. يميز كل نوع نوعًا معينًا من تاريخ الحياة.

    1. الثعلب المفرد (الجسم)
    2. تم إنتاج الجاميطات عن طريق الانقسامات الانقسامية لنواة أحادية الصيغة الصبغية سابقًا
    3. تندمج الجاميطات لتكوين زيجوت (منتج ثنائي الصبغة للاندماج المشيج)
    4. يقسم الزيجوت عن طريق الانقسام الاختزالي دون التدخل في الانقسامات الانقسامية
    5. تتطور منتجات الانقسام الاختزالي إلى جيل فرداني جديد
    1. دابلويد ثالوس
    2. الجاميطات التي تنتجها الانقسامات الانتصافية للخلايا ثنائية الصبغيات سابقًا
    3. تندمج الجاميطات لتكوين زيجوت (منتج ثنائي الصبغة للاندماج المشيج)
    4. ينقسم Zygote عن طريق الانقسام دون التدخل في الانقسامات الانتصافية
    5. تتطور منتجات الانقسام الفتيلي إلى جيل ثنائي الصبغيات جديد
    1. في البداية ثور فرداني
    2. الأمشاج الناتجة عن الانقسامات الانقسامية للخلايا الفردية بالفعل
    3. تندمج الجاميطات لتكوين زيجوت (منتج ثنائي الصبغة للاندماج المشيج)
    4. يقسم الزيجوت عن طريق الانقسام دون التدخل في الانقسامات الانتصافية
    5. تتطور منتجات الانقسام الفتيلي إلى ثعبان ثنائي الصبغة جديد
    6. تخضع خلايا معينة من الثاليث ثنائي الصيغة الصبغية للانقسام الانتصافي وتتطور إلى جراثيم أحادية الصيغة الصبغية.
    7. تتطور الأبواغ أحادية الصيغة الصبغية عبر الانقسام الفتيلي إلى جيل فرداني جديد

يتم تصنيف تواريخ حياة الكائنات حقيقية النواة أحيانًا على أنها فرداني أو مضاعف. تشير هذه المصطلحات مباشرة إلى توقيت وموقع الانقسام الاختزالي.

الكائنات الحية المفترسة لها إما الانقسام الاختزالي المشيجي أو الزيجوتيك. أنهم أبدا لديهم الانقسام الاختزالي sporic. تكون هذه الكائنات دائمًا إما ثنائية الصبغة أو أحادية العدد ، ولا تتناوب أبدًا.

الكائنات الحية المزدوجة لها انقسام متقطع. لديهم دائما تناوب الأجيال.

تاريخ الحياة DIKARYOTIC

    1. قصيدة مفردة الشكل
    2. الأمشاج الناتجة عن الانقسامات الانقسامية للخلايا أحادية الصيغة الصبغية سابقًا
    3. تظل الجاميطات مقترنة داخل الخلايا ولكنها غير مستخدمة خلال فترة طويلة من الانقسامات الانقسامية المتزامنة
    4. تندمج الجاميطات في النهاية لتشكل زيجوتًا
    5. يقسم الزيجوت عن طريق الانقسام الاختزالي دون التدخل في الانقسامات الانقسامية
    6. تتطور منتجات الانقسام الاختزالي إلى جيل فرداني جديد

أمثلة على Haploid

خلايا Haploid في البشر

طوال حياتك ، تكون الخلايا في جسمك ثنائية الصبغة ، مع استثناءات قليلة. أنتج والدك وأمك الأمشاج ، وهي خلايا أحادية الصيغة الصبغية ، والتي اجتمعت معًا لإنتاج أول خلية في جسمك. قام هذا الزيجوت أحادي الخلية بتكرار نسختين من الحمض النووي قبل الانقسام إلى خليتين ابنتيتين متطابقتين. استمرت الخلايا في التكاثر والانقسام حتى شكلت كرة صغيرة ، ال بلاستولا، والتي بدأت في الطي والتمايز إلى أجزاء مختلفة من الجسم. ستبقى الخلايا في جسمك ثنائية الصبغة ، حيث تستمر في التكاثر الانقسام المتساوي. ومع ذلك ، فإن أعضائك التناسلية تخدم غرضًا خاصًا. بدلاً من نسخ نفسها من خلال الانقسام الفتيلي ، ستخضع أجزاء معينة من الأنسجة الانقسام الاختزالي. على عكس الانقسام ، يقسم الانقسام الاختزالي صبغيات متشابهة ويقلل من إفراز الخلايا الوليدة. هذه الأمشاج الخاصة ، البويضات والحيوانات المنوية ، هي الآن الخلايا أحادية العدد الوحيدة في جسمك. هم مستعدون للعثور على أمشاج من الجنس الآخر وإنتاج زيجوت جديد.

الطائرات بدون طيار Haploid في الحشرات

العديد من أنواع الحشرات لديها نظام خاص لتحديد الجنس ، والذي يعتمد على ploidy للفرد المعني. تحقق من الرسم البياني أدناه ، الذي يمثل أنظمة التربية في العديد من النحل والنمل. يمكن العثور على الملكة في أعلى اليسار. الملكة وكل النحل العامل كائنات ثنائية الصبغيات. يقوم هذا النحل بمعظم العمل في المستعمرة ، بما في ذلك جمع الطعام وتربية الصغار والتخلص من الموتى.

على يمين الملكة توجد الطائرة بدون طيار أحادية الصيغة الصبغية. هذه الحشرة الذكر لها وظيفة واحدة بسيطة: حمل الحيوانات المنوية إلى مستعمرات أخرى. تستخدم ملكات كل مستعمرة هذا الحيوان المنوي لتخصيب بيوضها ، والتي هي أيضًا أحادية العدد. يؤدي الجمع بين خليتين أحاديتين الصبغيات إلى إنشاء خلية ثنائية الصيغة الصبغية. عادة ، تتطور هذه اليرقات ثنائية الصبغيات إلى نحل عامل متوسط. ومع ذلك ، إذا تم إطعام "غذاء ملكات النحل" العامل سوف يتطور إلى ملكة. ينشط الطعام الخاص مسارات مختلفة تجعل العامل أكبر ويتيح لها وضع البيض. بمجرد إنشاء خلية ، ستلد الملكة القديمة خليفتها وتترك الخلية مع العديد من العمال لإنشاء خلية جديدة. يجب أن تنتظر الملكة الجديدة حتى يتم تخصيبها بواسطة طائرة بدون طيار أحادية الصيغة الصبغية قبل تعيين عمال جدد.

1. صح أم خطأ. لا يمكن أن تخضع الخلية أحادية الصيغة الصبغية للانقسام.
أ. حقيقي
ب. خاطئة


عبور والتشكيلة المستقلة تولد التنوع

يحتوي الكائن الحي ثنائي الصبغة على مجموعتين من الكروموسومات (2ن): مجموعة مشتقة من والدها الذكر ، والأخرى من والدتها. مع نمو الكائن الحي وتطوره ، تخضع خلاياه للانقسامات الانقسامية. في الانقسام الفتيلي ، يتصرف كل كروموسوم بشكل مستقل عن متماثله ، ويتم إرسال كروماتيداته إلى أقطاب متقابلة أثناء الطور. تنتهي كل نواة ابنة بمجموعة متطابقة من 2ن الكروموسومات. في الانقسام الاختزالي ، تختلف الأمور كثيرًا (انظر الشكل 7.11).

إحدى النتائج المهمة للانقسام الاختزالي هي أن الخلايا الأربع الناتجة تختلف عن بعضها وراثيًا. يحدث خلط المادة الوراثية بعمليتين: العبور والتشكيلة المستقلة.

يبدأ الانقسام الاختزالي الأول بمرحلة أولية طويلة (الألواح الثلاثة الأولى من الشكل 7.12) ، والتي تتغير خلالها الكروموسومات بشكل ملحوظ. تتزاوج الكروموسومات المتجانسة من خلال الالتصاق على أطوالها في عملية تسمى المشبك. (لا يحدث هذا في الانقسام الفتيلي). تستمر عملية الاقتران هذه من المرحلة الأولى حتى نهاية الطور الأول. تشكل الكروماتيدات الأربعة لكل زوج من الكروموسومات المتجانسة رباعيًا أو ثنائي التكافؤ. على سبيل المثال ، في خلية بشرية في نهاية الطور الأول ، يوجد 23 رباعيًا ، كل منها يتكون من أربعة كروماتيدات. تأتي الكروماتيدات الأربعة من الشريكين في كل زوج متماثل من الكروموسومات.

طوال الطور الأول والطور الأول ، يستمر الكروماتين في الالتفاف والضغط وتصبح الكروموسومات أكثر تكثيفًا. عند نقطة معينة ، يبدو أن أزواج الكروموسومات المتجانسة تتنافر ، خاصة بالقرب من السنتروميرات ، لكنها تظل متصلة. تسمى نقاط التعلق على شكل X شياسماتا (المفرد chiasma ، "الصليب"):

التصالبة هي نقطة يتم فيها تبادل المادة الوراثية بين كروماتيدات غير متصلة على كروموسومات متجانسة - وهي عملية تسمى العبور ( الشكل 7.13 ). يمكن لأي من الكروماتيدات الأربعة الموجودة في tetrad المشاركة في هذا التبادل ، ويمكن لكروماتيد واحد تبادل المواد بأكثر من نقطة واحدة على طولها. يحدث العبور بعد وقت قصير من بدء التشابك العصبي ، ولكن لا تصبح chiasmata مرئية حتى وقت لاحق ، عندما يتنافر المتماثلون عن بعضهم البعض. ينتج عن العبور كروماتيدات مؤتلفة ، ويزيد من التباين الجيني بين منتجات الانقسام الاختزالي عن طريق إعادة خلط المعلومات الوراثية بين أزواج الكروموسومات المتجانسة. في Concept 8.3 سوف نستكشف العواقب الوراثية للعبور.

نادرًا ما يستغرق الانقسام المتساوي أكثر من ساعة أو ساعتين ، ولكن يمكن أن يستغرق الانقسام الاختزالي كثير طويل. في الذكور البشرية ، تستغرق الخلايا في الخصية التي تخضع للانقسام الاختزالي حوالي أسبوع للمرحلة الأولى وحوالي شهر للدورة الانتصافية بأكملها. في الإناث ، تبدأ المرحلة الأولى قبل ولادة المرأة بفترة طويلة ، أثناء نمو الجنين المبكر. يستمر الانقسام الاختزالي بعد عقود ، خلال دورة المبيض الشهرية ، ولا يكتمل إلا بعد الإخصاب.

بالإضافة إلى العبور ، يوفر الانقسام الاختزالي مصدرًا ثانيًا للتنوع الجيني. إنها مسألة صدفة أي عضو من الزوج المتماثل يذهب إلى أي خلية ابنة في الطور الأول. على سبيل المثال ، ضع في اعتبارك كائنًا ثنائي الصبغيات به زوجان من الكروموسومات المتجانسة (الزوجان 1 و 2). جاء عضو واحد من كل زوج من الوالد الذكر للكائن الحي (الأب 1 و 2) ، والآخر جاء من الأم الأنثى (الأم 1 و 2). عندما تخضع الخلايا في هذا الكائن الحي للانقسام الاختزالي ، يمكن أن تتلقى نواة ابنة معينة الأب 1 والأم 2 ، الأب 2 والأم 1 ، كلاهما من الكروموسومات الأم أو الأب. كل هذا يتوقف على كيفية اصطفاف الأزواج المتجانسة في الطور الأول. وتسمى هذه الظاهرة بالتشكيلة المستقلة.

لاحظ أنه من بين النتائج الأربعة المحتملة في الشكل أعلاه ، تتلقى نواتان ابنتان فقط إما كل كروموسومات الأمهات أو كل كروموسومات الأب (بصرف النظر عن المواد المتبادلة بالعبور). كلما زاد عدد الكروموسومات ، قل احتمال إعادة إنشاء التوليفات الأبوية الأصلية ، وبالتالي زادت إمكانية التنوع الجيني. تحتوي معظم أنواع الكائنات ثنائية الصبغيات على أكثر من زوجين من الكروموسومات. في البشر ، مع وجود 23 زوجًا من الكروموسومات ، يمكن إنتاج 22 23 (8388608) توليفات مختلفة من كروموسومات الأم والأب فقط من خلال آلية تشكيلة مستقلة! مع الأخذ في الاعتبار الخلط الجيني الإضافي الذي يوفره العبور ، فإن عدد التوليفات الممكنة لا حصر له تقريبًا. توفر التشكيلة المتقاطعة والمستقلة ، جنبًا إلى جنب مع العمليات التي تؤدي إلى الطفرات ، التنوع الجيني اللازم للتطور عن طريق الانتقاء الطبيعي.

لقد رأينا كيف يختلف الانقسام الاختزالي الأول اختلافًا جوهريًا عن الانقسام الفتيلي. ومع ذلك ، فإن الانقسام الاختزالي الثاني يشبه الانقسام الفتيلي من حيث أنه ينطوي على فصل الكروماتيدات إلى نواة ابنة (انظر الخطوات من 7 إلى 11 في الشكل 7.12). The final products of meiosis I and meiosis II are four haploid daughter cells, each with one set (ن) of chromosomes.


Meiosis and Mitosis

Use these flashcards to help memorize information. Look at the large card and try to recall what is on the other side. Then click the card to flip it. If you knew the answer, click the green Know box. Otherwise, click the red Don't know box.

When you've placed seven or more cards in the Don't know box, click "retry" to try those cards again.

If you've accidentally put the card in the wrong box, just click on the card to take it out of the box.

You can also use your keyboard to move the cards as follows:

  • SPACEBAR - flip the current card
  • LEFT ARROW - move card to the Don't know pile
  • RIGHT ARROW - move card to Know pile
  • BACKSPACE - undo the previous action

If you are logged in to your account, this website will remember which cards you know and don't know so that they are in the same box the next time you log in.

When you need a break, try one of the other activities listed below the flashcards like Matching, Snowman, or Hungry Bug. Although it may feel like you're playing a game, your brain is still making more connections with the information to help you out.


محتويات

Haploid organisms such as fungi, yeast, and algae can have complex cell cycles, in which the choice between sexual or asexual reproduction is fluid, and often influenced by the environment. Some organisms, in addition to their usual haploid state, can also exist as diploid for a short time, allowing genetic recombination to occur. Karyogamy can occur within either mode of reproduction: during the sexual cycle or in somatic (non-reproductive) cells. [2]

Thus, karyogamy is the key step in bringing together two sets of different genetic material which can recombine during meiosis. In haploid organisms that lack sexual cycles, karyogamy can also be an important source of genetic variation during the process of forming somatic diploid cells. Formation of somatic diploids circumvents the process of gamete formation during the sexual reproduction cycle and instead creates variation within the somatic cells of an already developed organism, such as a fungus. [2]

The role of karyogamy in sexual reproduction can be demonstrated most simply by single-celled haploid organisms such as the algae of genus كلاميدوموناس or the yeast خميرة الخميرة. Such organisms exist normally in a haploid state, containing only one set of chromosomes per cell. However, the mechanism remains largely the same among all haploid eukaryotes. [3]

When subjected to environmental stress, such as nitrogen starvation in the case of كلاميدوموناس, cells are induced to form gametes. [4] Gamete formation in single-celled haploid organisms such as yeast is called sporulation, resulting in many cellular changes that increase resistance to stress. Gamete formation in multicellular fungi occurs in the gametangia, an organ specialized for such a process, usually by meiosis. [5] When opposite mating types meet, they are induced to leave the vegetative cycle and enter the mating cycle. In yeast, there are two mating types, a and α. [6] In fungi, there can be two, four, or even up to 10,000 mating types, depending on the species. [7] [8] Mate recognition in the simplest eukaryotes is achieved through pheromone signaling, which induces shmoo formation (a projection of the cell) and begins the process of microtubule organization and migration. Pheromones used in mating type recognition are often peptides, but sometimes trisporic acid or other molecules, recognized by cellular receptors on the opposite cell. Notably, pheromone signaling is absent in higher fungi such as mushrooms. [3]

The cell membranes and cytoplasm of these haploid cells then fuse together in a process known as plasmogamy. This results in a single cell with two nuclei, known as pronuclei. The pronuclei then fuse together in a well regulated process known as karyogamy. This creates a diploid cell known as a zygote, or a zygospore, [4] which can then enter meiosis, a process of chromosome duplication, recombination, and cell division, to create four new haploid gamete cells. One possible advantage of sexual reproduction is that it results in more genetic variability, providing the opportunity for adaptation through natural selection. Another advantage is efficient recombinational repair of DNA damages during meiosis. Thus, karyogamy is the key step in bringing together a variety of genetic material in order to ensure recombination in meiosis. [3]

The Amoebozoa is a large group of mostly single-celled species that have recently been determined to have the machinery for karyogamy and meiosis. [9] Since the Amoeboza branched off early from the eukaryotic family tree, this finding suggests that karyogamy and meiosis were present early in eukaryotic evolution.

Pronuclear migration Edit

The ultimate goal of karyogamy is fusion of the two haploid nuclei. The first step in this process is the movement of the two pronuclei toward each other, which occurs directly after plasmogamy. Each pronucleus has a spindle pole body that is embedded in the nuclear envelope and serves as an attachment point for microtubules. Microtubules, an important fiber-like component of the cytoskeleton, emerge at the spindle pole body. The attachment point to the spindle pole body marks the minus end, and the plus end extends into the cytoplasm. The plus end has normal roles in mitotic division, but during nuclear congression, the plus ends are redirected. The microtubule plus ends attach to the opposite pronucleus, resulting in the pulling of the two pronuclei toward each other. [10]

Microtubule movement is mediated by a family of motor proteins known as kinesins, such as Kar3 in yeast. Accessory proteins, such as Spc72 in yeast, act as a glue, connecting the motor protein, spindle pole body and microtubule in a structure known as the half-bridge. Other proteins, such as Kar9 and Bim1 in yeast, attach to the plus end of the microtubules. They are activated by pheromone signals to attach to the shmoo tip. A shmoo is a projection of the cellular membrane which is the site of initial cell fusion in plasmogamy. After plasmogamy, the microtubule plus ends continue to grow towards the opposite pronucleus. It is thought that the growing plus end of the microtubule attaches directly to the motor protein of the opposite pronucleus, triggering a reorganization of the proteins at the half-bridge. The force necessary for migration occurs directly in response to this interaction. [11]

Two models of nuclear congression have been proposed: the sliding cross-bridge, and the plus end model. In the sliding cross-bridge model, the microtubules run antiparallel to each other for the entire distance between the two pronuclei, forming cross-links to each other, and each attaching to the opposite nucleus at the plus end. This is the favored model. The alternative model proposes that the plus ends contact each other midway between the two pronuclei and only overlap slightly. In either model, it is believed that microtubule shortening occurs at the plus end and requires Kar3p (in yeast), a member of a family of kinesin-like proteins. [10]

Microtubule organization in the cytoskeleton has been shown to be essential for proper nuclear congression during karyogamy. Defective microtubule organization causes total failure of karyogamy, but does not totally interrupt meiosis and spore production in yeast. The failure occurs because the process of nuclear congression cannot occur without functional microtubules. Thus, the pronuclei do not approach close enough to each other to fuse together, and their genetic material remains separated. [12]

Pronuclear fusion (karyogamy) Edit

Merging of the nuclear envelopes of the pi occurs in three steps: fusion of the outer membrane, fusion of the inner membrane, and fusion of the spindle pole bodies. In yeast, several members of the Kar family of proteins, as well as a protamine, are required for the fusion of nuclear membranes. The protamine Prm3 is located on the outer surface of each nuclear membrane, and is required for the fusion of the outer membrane. The exact mechanism is not known. Kar5, a kinesin-like protein, is necessary to expand the distance between the outer and inner membranes in a phenomenon known as bridge expansion. Kar8 and Kar2 are thought to be necessary to the fusing of the inner membranes. [13] As described above, the reorganization of accessory and motor proteins during pronuclear migration also serves to orient the spindle pole bodies in the correct direction for efficient nuclear congression. Nuclear congression can still take place without this pre-orientation of spindle pole bodies, but it is slower. Ultimately the two pronuclei combine the contents of their nucleoplasms and form a single envelope around the result. [11]

Although fungi are normally haploid, diploid cells can arise by two mechanisms. The first is a failure of the mitotic spindle during regular cell division, and does not involve karyogamy. The resulting cell can only be genetically homozygous since it is produced from one haploid cell. The second mechanism, involving karyogamy of somatic cells, can produce heterozygous diploids if the two nuclei differ in genetic information. The formation of somatic diploids is generally rare, and is thought to occur because of a mutation in the karyogamy repressor gene (KR). [2]

There are, however, a few fungi that exist mostly in the diploid state. One example is Candida albicans, a fungus that lives in the gastrointestinal tracts of many warm blooded animals, including humans. Although usually innocuous, C. البيض can turn pathogenic and is a particular problem in immunosuppressed patients. Unlike with most other fungi, diploid cells of different mating types fuse to create tetraploid cells which subsequently return to the diploid state by losing chromosomes. [14]

Mammals, including humans, also combine genetic material from two sources - father and mother - in fertilization. This process is similar to karyogamy. As with karyogamy, microtubules play an important part in fertilization and are necessary for the joining of the sperm and egg (oocyte) DNA. [15] Drugs such as griseofulvin that interfere with microtubules prevent the fusion of the sperm and egg pronuclei. The gene KAR2 which plays a large role in karyogamy has a mammalian analog called Bib/GRP78. [16] In both cases, genetic material is combined to create a diploid cell that has greater genetic diversity than either original source. [17] Instead of fusing in the same way as lower eukaryotes do in karyogamy, the sperm nucleus vesiculates and its DNA decondenses. The sperm centriole acts as a microtubule organizing center and forms an aster which extends throughout the egg until contacting the egg's nucleus. The two pronuclei migrate toward each other and then fuse to form a diploid cell. [18]


التكاثر المقارن

Overview of Alternation of Generations in Seed Plants

ناضجة ثنائي الصيغة الصبغية sporophyte undergoes الانقسام الاختزالي to produce haploid unicellular microspores and megaspores .

The microspore undergoes الانقسامية divisions to produce the male gametophyte, which is composed of a أحادي العدد vegetative cell and أحادي العدد generative cell.

ال أحادي العدد generative cell will divide mitotically to form two أحادي العدد sperm nuclei.

ال أحادي العدد megaspore undergoes three rounds of الانقسامية divisions that result in eight أحادي العدد nuclei contained in seven cells: Two synergids, one egg cell, a central cell with two nuclei, and three antipodals.

Double fertilization results in a ثنائي الصيغة الصبغية zygote and a ثلاثي الصيغة الصبغية endosperm.

ال ثنائي الصيغة الصبغية zygote grows mitotically into a next diploid sporophyte generation.

Summary of Sexual Reproduction in Plants

With their tremendous diversity in form, and as the dominant inhabitants of the land ecosystem, land plants have undergone many genetic, developmental and structural changes in reproductive structures over the course of their diversification. The transition from a water ecosystem for green algae to a land ecosystem posed many challenges, including desiccation of spores, secure transfer of male gametes to the female gametophyte, and nourishment and protection of embryo until it matures. Plants evolved the following characteristics to successfully reproduce.

A protective covering of sporopollenin around the spores to prevent desiccation.

Retention of the zygote in the female parent provided added protection and nutritional support to the young embryo.

Differentiation of the gametophyte into male or female. The multiple transitions from homospory to heterospory in early land plants to strictly heterospory in seed plants is associated with both reduced inbreeding and reduction of the gametophyte.

Evolution of the seed, which includes both the loss of swimming sperm in favor of a mobile male gametophyte and the evolution of indehiscent megasporangia, which protect the enclosed, reduced megagametophytes.

With the evolution of flower, we see the evolution of double fertilization as well as the carpel.

Diverse reproductive strategies allow plants to inhabit ecosystems where other organisms might not survive.


شاهد الفيديو: تعريف وأهمية الكرموسومات Chromosomes. الجزء الأول من الأنقسام الخلوى (شهر فبراير 2023).