آموزش میوز_مراحل تقسیم میوز چیست؟
تقسیم میوز یا کاستمان (Meiosis) یک فرآیند مهم در تولید مثل جنسی در جانوران و سلولهای یوکاریوتی است. این فرآیند به گونهای انجام میشود که تعداد کروموزومهای موجود در یک سلول را قبل از تولید مثل جنسی کاهش میدهد. سلولهای حاصل از تقسیم میوز دارای تعداد کروموزوم کمتری هستند و به عنوان گامتها، مانند تخمک و اسپرم، در بسیاری از ارگانیسمها تشکیل میشوند. این گامتها در نهایت میتوانند با یکدیگر ادغام شده و یک سلول تخم یا زیگوت جدید ایجاد کنند. در این مطلب از لب کلام به آموزش میوز و مراحل آن خواهیم پرداخت.
تقسیم میوز
تاثیر اصلی تقسیم میوز در کاهش تعداد کروموزومها و تنوع ژنتیکی است. در طول میوز، تعداد کروموزومها به نصف کاهش مییابد و سلولهای حاصل از این فرآیند دارای کروموزومهای کاهش یافته هستند. این تنوع ژنتیکی بسیار مهم است زیرا در ترکیب ژنتیکی در فرآیند تولید مثل تاثیر میگذارد. با ترکیب دو گامت، سلول تخم جدید با تنظیم ژنتیکی منحصر به فردی ایجاد میشود.
از آنجا که تعداد آللهای موجود در سلولهای تخم کاهش یافته است، ترکیب دو گامت باعث ایجاد سلول تخم با تعداد آللهای مشابه والدین میشود. این ترکیب ژنتیکی به انتقال ویژگیهای ژنتیکی از والدین به نسل جدید کمک میکند.
در ارگانیسمهای دیپلوئید، ژنوم سلولهای تخم شامل دو نسخه از هر ژن است، که یکی از والد مادری و دیگری از والد پدری آمده است. این تنوع در آللها به تنوع ژنتیکی در جامعه و تکامل ارگانیسمها کمک میکند.
عملکرد و هدف میوز
در اکثر جانوران، تقسیم سلولی میوز به منظور حفظ تعداد کروموزومهای مشابه والدین در نسل جدید و ایجاد تنوع ژنتیکی انجام میشود. در عمل لقاح، دو گامت (سلولهای تولیدی جنسی) که از تقسیم میوز به دست آمدهاند، با یکدیگر ادغام میشوند تا به یک سلول جدید به نام “زیگوت” برسند. این زیگوت حاوی ترکیبی از ژنتیک والدین است. در صورتی که تعداد نسخههای آللهای هر ژن در گامتهای تولید کننده زیگوت به یک نسخه کاهش نیابد و به صورت دو نسخهای باقی بماند، فرزندان حاصل از این زیگوت چهار نسخه از هر ژن را به ارث میبرند. این تنوع در نسخههای آللها میتواند به تنوع ژنتیکی در جامعه و ارگانیسمها منجر شود و به تکامل و پیشرفت در پاسخ به محیط زیست کمک کند.
مراحل میوز
قبل از شروع تقسیم میوز، همانند تقسیم میتوز، دیانای (DNA) همانندسازی کرده و تکثیر میشود. تقسیم میوز دو مرحله اصلی را برای تقسیم سلول و تولید سلولهای دختری داراست. این دو مرحله به نامهای میوز I و میوز II شناخته میشوند.
- میوز I (Meiosis I): در مرحله اول از تقسیم میوز که از فازهای مختلفی تشکیل شده است، DNA سلول اولیه تکثیر شده و به دو بخش تقسیم میشود. این مرحله دارای مراحل پروفاز I، متافاز I، آنافاز I، و تلوفاز I است.
- میوز II (Meiosis II): در مرحله دوم که بلافاصله بعد از اتمام مرحله اول رخ میدهد، دو آلل هر ژن برای ورود به سلولهای دختری تفکیک میشوند. این مرحله دارای مراحل پروفاز II، متافاز II، آنافاز II، و تلوفاز II است.
مهمترین نکته این است که قبل از شروع هر تقسیم میوز، DNA دو برابر میشود. این به این معنی است که در ابتدای هر میوز، از هر ژن 4 نسخه وجود دارد که در دو مجموعه کامل DNA قرار میگیرند و هر مجموعه دارای 2 آلل است.
تصویری که آورده شده است، نمایشی از مراحل تقسیم میوز پس از دو برابر شدن DNA را نشان میدهد. کروموزومهای قرمز نمایانگر کروموزومهایی از والد مادری و کروموزومهای آبی نمایانگر کروموزومهایی از والد پدری هستند. این کروموزومها در مرکز سلول از طریق ناحیهای به نام “سنترومر” به هم متصل هستند. سنترومر امکان جدا شدن کروموزومها در مراحل بعدی را فراهم میکند، به نحوی که کروموزومهای مجزا و با نسخههای آللهای متفاوت به سلولهای دختری جدید منتقل میشوند.
میوز I
در اولین مرحله از تقسیم میوز، دو سلول ایجاد میشوند که دارای یک مجموعه از کروموزومها هستند که دو نسخه از آللهای هر یک از ژنها را در بر دارند.
پروفاز I
«پروفاز یک» (Prophase I) اولین مرحله در تقسیم میوز یک است و اهمیت زیادی در فرآیند تقسیم میوز دارد. در این فاز، کروموزومها متراکم میشوند و به سمت وسط سلول حرکت میکنند. همچنین، غشای هستهای تخریب میشود و این امکان را به میکروتوبولهایی که از سانتریولها منشعب میشوند، میدهد که به پروتئینهای “کینهتوکور” (Kinetochores) در ناحیه مرکزی یا سانترومر هر کروموزوم وصل شوند.
در تفاوت با تقسیم میتوز، در میوز هر کروموزوم با کروموزوم همولوگ خود جفت میشود و تشکیل چهار کروماتیدی به نام “تتراد” (Tetrad) را میدهد. این مرحله در تقسیم میتوز وجود ندارد و از میزان تنوع ژنتیکی در تولید گامتها نقش مهمی دارد.
در تقسیم میوز، فاز “پروفاز یک” (Prophase I) اهمیت ویژهای دارد و تمام تغییراتی که تقسیم میوز را از تقسیم میتوز معمولی جدا میکنند، در این فاز رخ میدهند. فاز پروفاز یک به پنج زیرمرحله تقسیم میشود که به شرح زیر هستند:
1.لپتوتن (Leptotene):
در این قسمت از پروفاز یک، کروموزومها تراکم میشوند و به غشای هسته متصل میشوند.
2.زیگوتن (Zygotene):
در زیگوتن، سیناپسها در ناحیه سیناپتونمال بین دو کروموزوم همولوگ (کروموزومهای مشابه از والدین مختلف) تشکیل میشود.
3.پاکی تن (Pachytene):
در این مرحله، کراسینگ اور (تبادل قطعههای کروموزومی بین کروموزومهای همولوگ) بین دو کروماتید غیرخواهری ایجاد میشود.
4.دیپلوتن (Diplotene):
در دیپلوتن، سیناپسهای ایجاد شده با ناپدید شدن کمپلکس سیناپتونمال (ارتباطات بین کروموزومهای همولوگ) از بین میروند. کروموزومهای همولوگ در محل “کیاسماتا” (Chiasmata) به هم متصل باقی میمانند. کیاسماتا نقاطی روی کروموزومها هستند که کراسینگ اور در آن انجام میشود.
5.دیاکینز (Diakinesis):
در این مرحله، کروموزومها در حالت بسیار متراکمتری قرار دارند و غشای هسته کم کم ناپدید میشود. سلول آماده به ورود به مرحله متافاز یک میشود.
متافاز I
در مرحله “متافاز اول” (Metaphase I) از تقسیم میوز I، جفتهای همولوگ کروموزوم در وسط سلول روی “صفحه متافازی” قرار میگیرند. این فاز به عنوان یک تقسیم کاهشی شناخته میشود. در متافاز اول، کروموزومهای همولوگ که هر کدام دو نسخه از آللهای مختلف برای هر ژن را دارند، از یکدیگر جدا میشوند. همانطور که در تصویر نیز مشاهده میشود، در حالی که کروموزومها با جفت همولوگ خود در صفحه متافاز در یک خط قرار میگیرند، هیچ ترتیب یا مکانیزم خاصی وجود ندارد که مشخص کند که کروموزومهای مادری یا پدری از کدام طرف این خط قرار میگیرند. این فرایند به دلیل مکانیزمهای مولکولی خاصی انجام میشود که از “قانون تفکیک” (Law Of Segregation) پیروی میکند. این قانون بیان میکند که دو آلل از هر صفت در طول تشکیل گامتها از یکدیگر جدا میشوند و در حین تشکیل زیگوت جدید، آللها به صورت تصادفی در هر سلول قرار میگیرند.
در تقسیم میتوز، کروموزومها در مرحله متافاز با هم جفت نمیشوند، و هر کروموزوم از ناحیه سانترومر خود در مرکز سلول قرار میگیرد. کروماتیدهای خواهری هر کروموزوم از هم جدا میشوند و به عنوان کروموزومهای مستقل در سلولهای جدید قرار میگیرند. این تقسیم به این معناست که هر کروموزوم در سلولهای جدید دارای دو نسخه از آللهای مختلف یک ژن است. حتی اگر آللها یکسان باشند، آنها از منابع مختلفی به سلولهای جدید منتقل میشوند.
در متافاز اول میوز، کروموزومهای همولوگ میتوانند با فرایند کراسینگ اور بخشهایی از خود را با کروموزوم همولوگ خود تبادل کنند. این پدیده به قانون جور شدن مستقل ژنها پیروی میکند، که بیان میکند که صفات به طور مستقل از یکدیگر به ارث میرسند. این امکان وجود دارد که آللها از منابع والدین متفاوتی به نسل جدید منتقل شوند و صفات به اشکال متنوعی به نسل برسند.
آنافاز I
در «آنافاز یک» (Anaphase I) از تقسیم میوز، کروموزومها به دو سمت مخالف سلول کشیده میشوند توسط سانتریولها. در این مرحله، کروموزومهای همولوگ از یکدیگر جدا میشوند و به سمت مخالف سلول حرکت میکنند. اما کروماتیدهای خواهری هر کروموزوم به هم متصل باقی میمانند و در طول آنافاز میوز I از هم جدا نمیشوند. این مرحله باعث تجزیه کروموزومهای همولوگ و ایجاد تنوع ژنتیکی در گامتها میشود.
تلوفاز I
در مرحله «تلوفاز یک» (Telophase I) از تقسیم میوز، کروموزومها به طور کامل از هم جدا شدهاند و پوشش هستهای جدیدی در اطراف آنها شکل میگیرد. در این مرحله، غشای پلاسمایی به دو بخش تقسیم میشود و دو سلول جدا ایجاد میشود. این فرآیند به نام «سیتوکینز» (Cytokinesis) شناخته میشود و در طول آن سیتوپلاسم نیز تقسیم میشود، به نحوی که دو سلول کاملاً مجزا ایجاد میشوند. این مرحله باعث تشکیل دو سلول جدید با نصف تعداد کروموزومها و تنوع ژنتیکی در نسلهای آتی میشود.
نتایج میوز I
در انتهای میوز یک ،دو سلول جدید با ژنوم هاپلوئید، اما با دو نسخه از هر ژن، ایجاد میشوند. شایان ذکر است که اگرچه، دو آلل برای هر ژن وجود دارد اما آللها روی نسخههای کروماتیدهای خواهری قرار دارند. بنابراین در این حالت سلولها به صورت هاپلوئید هستند.
مراحل میوز II
سلولهای تولید شده از میوز یک، بعد از گذراندن یک دوره استراحت کوتاه به نام «اینترکینز» (Interkinesis) وارد مرحله دوم تقسیم میوز، یعنی میوز II میشوند.
پروفاز II
در مرحله “پروفاز دو” (Prophase II) از میوز، فرآیند مشابه پروفاز یک اتفاق میافتد. در این فاز، پوشش هستهای از بین میرود و سانتریولها (Centrioles) شکل میگیرند. میکروتوبولها در سراسر سلول گسترش مییابند تا به کینتوکورهای کروماتیدهای جداگانه در ناحیه سانترومر متصل شوند. همچنین، کروموزومها به میانه سلول کشیده میشوند تا برای قرار گرفتن در صفحه متافاز آماده شوند.
متافاز II
در مرحله “متافاز دو” (Metaphase II) از میوز، کروموزومها به مانند آنچه در میتوز اتفاق میافتد، از ناحیه سانترومرهای خود در صفحه متافاز ردیف میشوند. در این مرحله، هر یک از کروماتیدهای خواهری در هر طرف صفحه متافاز قرار دارند. پروتئین “کوهسین” همچنان کروماتیدهای خواهری را تا زمان آنافاز به هم متصل نگه میدارد. آنافاز، زمانی که کوهسین از بین میرود، باعث جدایی کروماتیدهای خواهری از یکدیگر میشود.
آنافاز II
در مرحله “آنافاز دو” (Anaphase II) از میوز، کروماتیدهای خواهری به طور کامل از هم جدا میشوند و به این کروموزومهای جداگانه “کروموزومهای خواهری” میگویند. این کروموزومها به سمت سانتریولها در هر قطب سلول کشیده میشوند. این جدایی کروموزومهای خواهری از هم نمایانگر پایان تقسیم DNA است. برخلاف بخش اول میوز، این تقسیم به عنوان یک “تقسیم مساوی” شناخته میشود زیرا هر سلول ایجاد شده دارای همان تعداد کروموزوم است، تنها تفاوت آن در اینجاست که سلولهای ایجاد شده فقط یک نسخه از هر کروموزوم را دارند.
تلوفاز II
در این فاز نیز مشابه تلوفاز یک، سلول به دو قسمت تقسیم میشود و کروموزومها در دو قطب مخالف از سلول قرار میگیرند. در این حالت با انجام سیتوکینز، سیتوپلاسم نیز تقسیم شده و در اطراف کروموزومها پوشش هستهای ایجاد میشود.
نتایج میوز II
در انتهای میوز یک ،دو سلول جدید با ژنوم هاپلوئید، اما با دو نسخه از هر ژن، ایجاد میشوند. شایان ذکر است که اگرچه، دو آلل برای هر ژن وجود دارد اما آللها روی نسخههای کروماتیدهای خواهری قرار دارند. بنابراین در این حالت سلولها به صورت هاپلوئید هستند.
1 دیدگاه
به گفتگوی ما بپیوندید و دیدگاه خود را با ما در میان بگذارید.