يرتبط التكاثر الجنسي للحيوانات والنباتات والفطريات بتكوين خلايا جرثومية متخصصة.
الانقسام الاختزالي- نوع خاص من انقسام الخلايا يؤدي إلى تكوين الخلايا الجنسية.
على عكس الانقسام، الذي يتم فيه الحفاظ على عدد الكروموسومات التي تستقبلها الخلايا الوليدة، خلال الانقسام الاختزالي، ينخفض عدد الكروموسومات في الخلايا الوليدة إلى النصف.
تتكون عملية الانقسام الاختزالي من انقسامين خلويين متتاليين - الانقسام الاختزالي I(القسم الأول) و الانقسام الاختزالي الثاني(القسم الثاني).
يحدث ازدواج الحمض النووي والكروموسوم من قبل فقط الانقسام الاختزالي I.
نتيجة للانقسام الأول للانقسام المنصف يسمى اختزاليتتكون الخلايا من نصف عدد الكروموسومات. وينتهي الانقسام الاختزالي الثاني بتكوين الخلايا الجرثومية. وهكذا تحتوي على جميع الخلايا الجسدية في الجسم مزدوج ثنائي الصيغة الصبغية (2n)، مجموعة من الكروموسومات حيث يحتوي كل كروموسوم على كروموسوم مزدوج متماثل. الخلايا الجنسية الناضجة لديها فقط مفرد فردي (ن)، مجموعة من الكروموسومات، وبالتالي نصف كمية الحمض النووي.
مراحل الانقسام الاختزالي
خلال المرحلة الأولىتظهر الكروموسومات المزدوجة في الانقسام الاختزالي بوضوح تحت المجهر الضوئي. ويتكون كل كروموسوم من اثنين من الكروموتيدات، التي ترتبط ببعضها البعض بواسطة سنترومير واحد. أثناء عملية التصاعد الحلزوني، يتم تقصير الكروموسومات المزدوجة. ترتبط الكروموسومات المتماثلة ارتباطًا وثيقًا ببعضها طوليًا (كروماتيد إلى كروماتيد)، أو كما يقولون: مترافق. في هذه الحالة، غالبًا ما تتقاطع الكروماتيدات أو تلتف حول بعضها البعض. ثم تبدأ الكروموسومات المزدوجة المتماثلة في الابتعاد عن بعضها البعض. في الأماكن التي تتقاطع فيها الكروماتيدات، تحدث فواصل عرضية وتبادل لأجزاءها. وتسمى هذه الظاهرة عبور الكروموسومات.وفي الوقت نفسه، كما هو الحال في الانقسام الفتيلي، يتفكك الغشاء النووي، وتختفي النواة، وتتشكل خيوط المغزل. الفرق بين الطور الأول للانقسام الاختزالي والطور الانقسامي هو اقتران الكروموسومات المتماثلة والتبادل المتبادل للمقاطع أثناء عملية عبور الكروموسوم.
علامة مميزة الطورية الأولى- الترتيب في المستوى الاستوائي لخلية الكروموسومات المتماثلة الموجودة في أزواج. ويأتي بعد هذا الطور الانفصالي الأول، حيث تنتقل الكروموسومات المتماثلة بأكملها، والتي يتكون كل منها من كروماتيدين، إلى القطبين المتقابلين للخلية. من المهم جدًا التأكيد على إحدى سمات انحراف الكروموسوم في هذه المرحلة من الانقسام الاختزالي: تتباعد الكروموسومات المتماثلة لكل زوج بشكل عشوائي، بغض النظر عن كروموسومات الأزواج الأخرى. يحتوي كل قطب على نصف عدد الكروموسومات الموجودة في الخلية عند بداية الانقسام. ثم يأتي الطور النهائي الأول، والتي يتم خلالها تكوين خليتين يقل عدد الكروموسومات إلى النصف.
الطور البيني قصير لأنه لا يحدث تخليق الحمض النووي. ويلي ذلك الانقسام المنصف الثاني ( الانقسام الاختزالي الثاني). ويختلف عن الانقسام الفتيلي فقط في عدد الكروموسومات الموجودة فيه الطورية الثانيةنصف عدد الكروموسومات في الطور الاستوائي للانقسام في نفس الكائن الحي. نظرًا لأن كل كروموسوم يتكون من اثنين من الكروماتيدات، في الطور الاستوائي الثاني، تنقسم السنتروميرات من الكروموسومات، وتتباعد الكروماتيدات إلى القطبين، والتي تصبح كروموسومات ابنة. الآن فقط تبدأ الطور البيني الحقيقي. من كل خلية أولية تنشأ أربع خلايا تحتوي على مجموعة أحادية الصيغة الصبغية من الكروموسومات.
تنوع الأمشاج
خذ بعين الاعتبار الانقسام الاختزالي لخلية تحتوي على ثلاثة أزواج من الكروموسومات ( 2 ن = 6). في هذه الحالة، بعد انقسامين انقساميين، يتم تشكيل أربع خلايا تحتوي على مجموعة أحادية الصيغة الصبغية من الكروموسومات ( ن = 3). نظرًا لأن كروموسومات كل زوج تتفرق إلى خلايا وليدة بشكل مستقل عن كروموسومات الأزواج الأخرى، فإن تكوين ثمانية أنواع من الأمشاج مع مجموعات مختلفة من الكروموسومات الموجودة في الخلية الأم الأصلية من المحتمل بنفس القدر.
يتم توفير تنوع أكبر من الأمشاج من خلال اقتران وعبور الكروموسومات المتماثلة في مرحلة الانقسام الاختزالي، وهو أمر ذو أهمية بيولوجية عامة كبيرة جدًا.
الأهمية البيولوجية للانقسام الاختزالي
إذا لم يكن هناك انخفاض في عدد الكروموسومات أثناء عملية الانقسام الاختزالي، ففي كل جيل لاحق، مع اندماج نواة البويضة والحيوانات المنوية، سيزداد عدد الكروموسومات إلى أجل غير مسمى. بفضل الانقسام الاختزالي، تتلقى الخلايا الجرثومية الناضجة عددًا فرديًا (n) من الكروموسومات، ولكن عند الإخصاب، يتم استعادة الرقم الثنائي (2n) المميز لهذا النوع. أثناء الانقسام الاختزالي، تنتهي الكروموسومات المتماثلة في خلايا جرثومية مختلفة، وأثناء الإخصاب، يتم استعادة الاقتران بين الكروموسومات المتماثلة. وبالتالي، يتم ضمان مجموعة كاملة من الكروموسومات الثنائية وكمية ثابتة من الحمض النووي لكل نوع.
إن تقاطع الكروموسومات الذي يحدث في الانقسام الاختزالي، وتبادل الأقسام، وكذلك الاختلاف المستقل لكل زوج من الكروموسومات المتماثلة، يحدد أنماط الانتقال الوراثي للصفة من الآباء إلى الأبناء. من كل زوج من الكروموسومات المتماثلة (الأم والأب) التي كانت جزءًا من مجموعة الكروموسوم للكائنات ثنائية الصيغة الصبغية، تحتوي المجموعة الفردية للبيضة أو الحيوان المنوي على كروموسوم واحد فقط. يمكن أن يكون:
- كروموسوم الأب.
- كروموسوم الأم.
- الأبوية مع منطقة الأم.
- الأم مع مؤامرة الأب.
في بعض الحالات، بسبب تعطيل عملية الانقسام الاختزالي، مع عدم انفصال الكروموسومات المتماثلة، قد لا تحتوي الخلايا الجرثومية على كروموسوم متماثل، أو على العكس من ذلك، تحتوي على كروموسومات متماثلة. وهذا يؤدي إلى اضطرابات شديدة في نمو الجسم أو موته.
الانقسام الاختزالي (من اليونانية الانقسام الاختزالي- الاختزال) هو نوع خاص من انقسام الخلايا حقيقية النواة، حيث بعد مضاعفة الحمض النووي مرة واحدة، تصبح الخلية مقسمة مرتين ومن خلية ثنائية الصيغة الصبغية الواحدة تتشكل 4 خلايا أحادية الصيغة الصبغية. يتكون من قسمين متتاليين (المعينان الأول والثاني)؛ كل واحد منهم، مثل الانقسام، يتضمن 4 مراحل (الطور التمهيدي، الطور الاستوائي، الطور الانفصالي، الطور النهائي) والتحريك الخلوي.
مراحل الانقسام الاختزالي:
الطور التمهيدي أنا , إنها معقدة وتنقسم إلى 5 مراحل:
1. الليبتونيما (من اليونانية ليبتوس- رفيع، نيما– الخيط) – تلتف الكروموسومات وتصبح مرئية على شكل خيوط رفيعة. لقد تم بالفعل تكرار كل كروموسوم متماثل بنسبة 99.9% ويتكون من كروماتيدين شقيقين مرتبطين ببعضهما البعض في السنترومير. محتوى المادة الوراثية – 2 ن 2 xp 4 ج. الكروموسومات بمساعدة مجموعات البروتين ( الأقراص المرفقة ) ملتصقة عند كلا الطرفين بالغشاء الداخلي للغلاف النووي. يتم الحفاظ على الغلاف النووي، وتكون النواة مرئية.
2. زيجونيما (من اليونانية zygon - مقترنة) - تندفع الكروموسومات الثنائية الصبغية المتماثلة نحو بعضها البعض وتتصل أولاً في منطقة السنترومير، ثم على طول الطول ( اقتران ). يتم تشكيلها ثنائي التكافؤ (من اللات. ثنائية - مزدوج، فالينز– قوي) أو رباعيات الكروماتيد. عدد ثنائي التكافؤ يتوافق مع مجموعة أحادية الصبغيات من الكروموسومات يمكن كتابتها على النحو التالي 1 ن 4 xp 8 ج. يأتي كل كروموسوم في ثنائي التكافؤ إما من الأب أو الأم. الكروموسومات الجنسيةتقع بالقرب من الغشاء النووي الداخلي. هذه المنطقة تسمى الحويصلة التناسلية.
بين الكروموسومات المتماثلة في كل ثنائي التكافؤ، المتخصصة مجمعات سينابتونيمال (من اليونانية المشبك العصبي- الرابطة، الاتصال)، وهي هياكل البروتين. عند التكبير العالي، يمكن رؤية خيطين بروتينيين متوازيين، يبلغ سمك كل منهما 10 نانومتر، في المجمع، متصلين بخطوط عرضية رفيعة يبلغ طولها حوالي 7 نانومتر، وعلى جانبيهما تقع الكروموسومات على شكل حلقات عديدة.
يوجد في وسط المجمع العنصر المحوري سمك 20 – 40 نانومتر. تتم مقارنة مجمع سينابتونيمال سلم حبل والتي تتكون جوانبها من كروموسومات متماثلة. مقارنة أكثر دقة - قفل الرمز البريدي .
بحلول نهاية الزيجونيما، يرتبط كل زوج من الكروموسومات المتماثلة ببعضها البعض باستخدام المجمعات السينابتونيمالية. فقط الكروموسومات الجنسية X وY لا تترافق بشكل كامل، لأنها ليست متماثلة تمامًا.
3. ب pachyneme (من اليونانية com.pahys- سميكة) ثنائيات التكافؤ تقصر وتثخن. بين الكروماتيدات من أصل الأم والأب، تحدث الاتصالات في عدة أماكن - com.chiasmata (من اليونانية. ج هيازما- يعبر). في منطقة كل تصالب هناك مجموعة من البروتينات المشاركة إعادة التركيب (د ~ 90 نانومتر)، ويحدث تبادل الأجزاء المقابلة من الكروموسومات المتماثلة - من الأب إلى الأم والعكس. هذه العملية تسمى كروس (من الإنجليزية معروسينج- زيادة- مفترق طرق). في كل إنسان ثنائي التكافؤ، على سبيل المثال، يحدث العبور في منطقتين إلى ثلاث مناطق.
4. ب دبلومة (من اليونانية diploos– مزدوج) تتفكك المجمعات السينابتونية، وتتفكك الكروموسومات المتماثلة لكل ثنائية التكافؤ الابتعاد عن بعضها البعضلكن الاتصال بينهما يبقى في مناطق التصالب.
5. دياكينسيس (من اليونانية دياكينين– المرور). في عملية التحريك، يكتمل تكثيف الكروموسومات، ويتم فصلها عن الغشاء النووي، لكن الكروموسومات المتماثلة تستمر في البقاء متصلة ببعضها البعض عن طريق المقاطع الطرفية، والكروماتيدات الشقيقة لكل كروموسوم بواسطة السنتروميرات. يتخذ ثنائي التكافؤ شكلاً غريبًا حلقات، صلبان، ثمانيةإلخ. في هذا الوقت، يتم تدمير الغشاء النووي والنواة. يتم توجيه المريكزات المكررة إلى القطبين، ويتم ربط خيوط المغزل بالسنتروميرات في الكروموسومات.
بشكل عام، الطور الانتصافي طويل جدًا. عندما تتطور الحيوانات المنوية، يمكن أن تستمر عدة أيام، وعندما تتطور البويضات، يمكن أن تستمر لسنوات عديدة.
الطورية أنا يشبه مرحلة مماثلة من الانقسام. يتم تثبيت الكروموسومات في المستوى الاستوائي، وتشكل لوحة الطورية. على عكس الانقسام الفتيلي، ترتبط الأنابيب الدقيقة المغزلية بالسنترومير لكل كروموسوم على جانب واحد فقط (جانب القطب)، وتقع السنتروميرات للكروموسومات المتماثلة على جانبي خط الاستواء. يستمر الحفاظ على الاتصال بين الكروموسومات بمساعدة التصالبات.
في طور الصعود أنا تتفكك التصالبات، وتنفصل الكروموسومات المتماثلة عن بعضها البعض وتتباعد نحو القطبين. سنتروميريسمن هذه الكروموسومات، على عكس الطور الانفصالي للانقسام، لا يتم تكرارهامما يعني أن الكروماتيدات الشقيقة لا تنفصل. الاختلاف الكروموسومي هو طبيعة عشوائية. يصبح محتوى المعلومات الوراثية 1 ن 2 xp 4 جفي كل قطب من الخلية، وفي الخلية ككل - 2(1 ن 2 xp 4 ج) .
في الطور النهائي أنا كما هو الحال في الانقسام الفتيلي، تتشكل وتتشكل وتتعمق الأغشية النووية والنواة ثلم الانقسام.ثم يحدث ذلك انقسام السيتوبلازم . على عكس الانقسام الفتيلي، لا يحدث فك اللفائف للكروموسوم.
نتيجة للانقسام الاختزالي الأول، يتم تشكيل خليتين ابنتيتين تحتويان على مجموعة أحادية الصيغة الصبغية من الكروموسومات؛ علاوة على ذلك، يحتوي كل كروموسوم على كروماتيدين متميزين وراثيًا (مؤتلفين): 1 ن 2 xp 4 ج. لذلك، نتيجة للانقسام الاختزالي يحدث تخفيض (خفض) عدد الكروموسومات إلى النصف ومن هنا جاء اسم القسم الأول - تخفيض .
بعد انتهاء الانقسام الاختزالي هناك فترة قصيرة - الحركية ، والتي لا يحدث خلالها تكرار الحمض النووي وازدواج الكروماتيد.
الطور التمهيدي ثانيا لا يدوم طويلا، ولا يحدث اقتران الكروموسومات.
في الطورية ثانيا تصطف الكروموسومات في المستوى الاستوائي.
في طور الصعود ثانيا يتم تكرار الحمض النووي في منطقة السنترومير، كما يحدث في الطور الانفصالي للانقسام، تتحرك الكروماتيدات نحو القطبين.
بعد المراحل النهائية ثانيا و انقسام السيتوبلازم ثانيا تتكون الخلايا البنت من مادة وراثية في كل منها - 1 ن 1 xp 2 ج. بشكل عام، ويسمى القسم الثاني معادل (التعادل).
لذلك، نتيجة لانقسامين انقساميين متتاليين، يتم تشكيل 4 خلايا، كل منها يحمل مجموعة أحادية الصيغة الصبغية من الكروموسومات.
الانقسام الاختزالي
- طريقة لتقسيم الخلايا حقيقية النواة، حيث يتم تكوين 4 خلايا أحادية الصيغة الصبغية من خلية ثنائية الصيغة الصبغية واحدة. نتيجة للانقسام الاختزالي، ينخفض عدد الكروموسومات بمقدار مرتين. لذلك يطلق عليه أيضًا قسم الاختزال (من الأصح تسمية القسم الأول فقط من اختزال الانقسام الاختزالي والثاني - المعادلة). ينتج الانقسام الاختزالي أمشاجًا من الحيوانات وأبواغًا من النباتات العليا (التي تتطور منها النابتات المشيجية - الجيل الجنسي الذي يشكل الأمشاج عن طريق الانقسام الفتيلي).
أثناء الانقسام الاختزالي، يحدث قسمان في تتابع سريع، يتكون كل منهما من 4 مراحل معروفة لنا بالفعل: الطور التمهيدي، والطور الاستوائي، والطور الانفصالي، والطور النهائي؛ قد تكون هناك فترة فاصلة قصيرة بين قسمين، ولكن تكرار الحمض النووي لا يحدث أبدًا.
تقدم الانقسام الاختزالي.
قبل بدء الانقسام الاختزالي (وكذلك قبل بدء الانقسام الاختزالي)، تتضاعف المعلومات الوراثية للخلية، أي: يتم تكرار الحمض النووي، ومجموعة الكروموسوم لها الصيغة 2n4c.
القسم الأول من الانقسام الاختزالي هو الاختزال.
المرحلة 1. 2n4c.
أطول مرحلة من الانقسام الاختزالي. غالبًا ما يتم تقسيمها إلى خمس مراحل (الليبتوتين، الزيجوتين، الباتشيتين، الدبلوتين، والحركية). تقصر الكروموسومات وتصبح مرئية كهياكل منفصلة. تقترب الكروموسومات المتماثلة، التي تنشأ من نواة الأمشاج الأم والأبوية، من بعضها البعض وتتشكلمترافق. وهي متساوية الطول، وتحتل القسيمات المركزية الخاصة بها نفس الموضع، وعادةً ما تحتوي على نفس عدد الجينات المرتبة في نفس التسلسل الخطي. تسمى أزواج الكروموسومات المتماثلة المترافقةثنائي التكافؤ. تقصر الثنائيات وتزداد سماكتها، وتصبح مرئية بوضوح.
يتم فصل الكروموسومات المتماثلة التي يتكون منها ثنائي التكافؤ جزئيًا، ويصبح من الواضح أن كل منها يتكون من كروماتيدين. تبقى الكروموسومات متصلة في عدة نقاط - com.chiasmach. في كل تصالب، يتم تبادل أجزاء من الكروماتيدات نتيجة للفواصل والوصلات، حيث يشارك فيها اثنان من الخيوط الأربعة الموجودة في التصالب. ونتيجة لذلك، تصبح الجينات من أحد الكروموسومات مرتبطة بالجينات الموجودة على كروموسوم آخر، مما يؤدي إلى مجموعات جينية جديدة في الكروماتيدات الناتجة. هذه العملية تسمى العبور. بعد العبور، لا تنفصل الكروموسومات المتماثلة، ولكنها تظل متصلة بإحكام. في الخلية، تهاجر المريكزات إلى القطبين، ويتم تدمير النواة والغشاء النووي، وتتشكل خيوط المغزل.
الطورية 1. 2
n4c.
تصطف الثنائيات في المستوى الاستوائي، وتتشكل لوحة الطورية. تتصرف السنتروميرات الخاصة بها كهياكل مفردة وتنظم خيوط المغزل المرتبطة بها. ونتيجة لقوة الجذب، ينتهي كل ثنائي التكافؤ عند خط الاستواء، ويكون كل من سنتروميره على مسافة متساوية من خط الاستواء (القاع والأعلى).
الطور الانفصالي 1. 1 n2c * 2 (لكل قطب خلية!) لم ينقسم السنتروميران الموجودان في كل ثنائي التكافؤ بعد، لكن الكروماتيدات الشقيقة لم تعد مجاورة لبعضها البعض. تقوم خيوط المغزل بسحب السنتروميرات، التي يرتبط كل منها بكروماتيدين، باتجاه القطبين المتقابلين للمغزل. ونتيجة لذلك، تنقسم الكروموسومات إلى مجموعتين فرديتين تنتهيان في الخلايا الابنة. تتحرك الكروموسومات المتماثلة لكل زوج نحو القطبين يغض النظرمن كروموسومات زوج آخر.
الطور النهائي 1. 1 n2c في كل خلية ناتجة. إن انحراف السنتروميرات المتماثلة والكروماتيدات المرتبطة بها إلى القطبين المتقابلين يعني اكتمال الانقسام المنصف الأول. وقد أصبح عدد الكروموسومات في المجموعة الواحدة أكبر بمقدار النصف، لكن الكروموسومات في كل قطب تتكون من كروماتيدتين. بسبب العبور، هذه الكروماتيدات غير متطابقة وراثيا. عادة ما تختفي المغازل وخيوطها. في بعض الأحيان بعد هذه المرحلة تختفي الكروموسومات ويظهر الغلاف النووي. ثم ينقسم السيتوبلازم. في بعض الأحيان لا يتم ملاحظة هذه المرحلة، وتنتقل الخلية من الطور الانفصالي 1 إلى الطور التمهيدي 2.
التقسيم الثاني للانقسام الاختزالي معادل.
الطور البيني 2.1n2c في كل خلية. هذه المرحلة شائعة فقط في الخلايا الحيوانية؛ تختلف المدة. مرحلةس غائب، ولا يحدث تكرار الحمض النووي. يتم تصنيع المواد الضرورية، وخاصة ATP.
المرحلة 2.1 n2c. إذا لم يكن هناك telophase1، فهذه المرحلة غير موجودة أيضًا (العمليات العكسية). يتم تدمير الأغشية النووية والنواة، ويتم تقصير الكروماتيدات وزيادة سماكتها. تنتقل المريكزات إلى القطبين المتقابلين وتظهر خيوط المغزل. يتم ترتيب الكروماتيدات بحيث تكون محاورها الطويلة متعامدة مع المحور المغزلي للانقسام المنصف الأول.
الطورية 2.1 n2c. تتصرف السنتروميرات مثل الهياكل المزدوجة. وهي تنظم خيوط المغزل، موجهة نحو كلا القطبين، وبالتالي تصطف على طول خط استواء المغزل.
الطور الانفصالي 2.1 n1c * 2 (لكل قطب من الخلية!) . تنقسم السنتروميرات، وتسحبها خيوط المغزل الانشطاري إلى قطبين متقابلين. تسحب السنتروميرات على طول الكروماتيدات المنفصلة، والتي تسمى الآن الكروموسومات.
الطور النهائي 2.1 n1c (في كل خلية). على غرار الطور النهائي للانقسام الفتيلي. تتمدد الكروموسومات ويصعب بعد ذلك تمييزها. تختفي خيوط المغزل وتتضاعف المريكزات. يتكون الغشاء النووي حول كل نواة، والتي تحتوي الآن على عدد فردي من الكروموسومات. ويلي ذلك انقسام السيتوبلازم. يتم تشكيل 4 خلايا ابنة.
معنى الانقسام الاختزالي:
1. التكاثر الجنسي. منع تضاعف عدد الكروموسومات في كل جيل لاحق.
2. التقلب الوراثي. يخلق الانقسام الاختزالي فرصًا لظهور مجموعات جينية جديدة في الأمشاج.
أوجه التشابه بين الانقسام والانقسام الاختزالي:
- طرق تقسيم الخلايا حقيقية النواة.
- مراحل متطابقة: الطور التمهيدي، الطور الاستوائي، الطور الانفصالي، الطور النهائي؛
- قبل انقسام الخلايا، يحدث ازدواج الحمض النووي وتصاعد الكروموسوم.
الاختلافات بين الانقسام والانقسام الاختزالي
الانقسام الفتيلي |
تعريف المفهوم
الانقسام الاختزاليهو انقسام مزدوج للخلايا الجرثومية يحدث مع انخفاض في عدد الكروموسومات من ثنائي الصيغة الصبغية إلى أحادي الصيغة الصبغية، حيث يتم توزيع الكروموسومات بشكل صحيح إلى أربع خلايا ابنة. © 2015-2017 سازونوف ف.ف.، © 2015-2016kineziolog.bodhy.ru، © 2016-2017موقع إلكتروني .
نتيجة الانقسام الاختزالي هي الأمشاج، أي. خلايا جنسية تحتوي على مجموعة أحادية الصيغة الصبغية من الكروموسومات بدلاً من مجموعة ثنائية الصيغة الصبغية.
من أجل الحصول على مجموعة واحدة من الكروموسومات بدلا من مجموعة مزدوجة، يخضع الانقسام الاختزالي لقسمين على التوالي. علاوة على ذلك، فإن المهمة الرئيسية - الحصول على مجموعة كروموسوم واحدة بدلا من مزدوجة - تم حلها بالفعل في القسم الأول. ولهذا السبب يسمى القسم الأول من الانقسام الاختزالي - تخفيض، أي. الاختصار. يحل التقسيم الثاني للانقسام الاختزالي مشكلة ثانوية - فهو يقسم كل كروموسوم إلى كروماتيدين شقيقتين ويوزع هذه الكروماتيدات بالتساوي إلى خليتين.
مذكرة لمراحل الطور الأول من الانقسام الاختزالي:
"صيف مزدوج مشبع بالبخار قائظ الاختناق."
اللبتوتين، الزيجوتين، الباتشيتين، الدبلوتين، التحريك.
1. اللبتوتين (خيوط رفيعة). الكروموسومات ضعيفة الكثافة، لذا فهي رقيقة ويصعب رؤيتها. وقد تضاعفت بالفعل بعد الفترة الاصطناعية التي مرت في الطور البيني، ويتكون كل كروموسوم من اثنين من الكروماتيدات الشقيقة. لكن هذه الكروماتيدات الشقيقة قريبة جدًا من بعضها البعض بحيث تبدو الكروموسومات وكأنها خيوط رفيعة مفردة. ولا تزال التيلوميرات الكروموسومية متصلة بالغشاء النووي.
2. الزيجوتين (خيوط ملتصقة ببعضها البعض في أزواج). يبدأ الحدث الأكثر أهمية للانقسام الاختزالي بأكمله - يتم دمج الكروموسومات المتماثلة في أزواج. هذه هي الخطوة الأكثر أهمية للانتقال من مجموعة الكروموسومات ثنائية الصيغة الصبغية (المزدوجة) إلى مجموعة أحادية الصيغة الصبغية (مفردة). على سبيل المثال، في الشخص، بعد التصاق الكروموسومات المتماثلة، بدلاً من 46 تكوينًا منفصلاً للكروموسوم، سيكون من الممكن الآن حساب 23 كروموسومًا فقط، وهو ما لا يتوافق مع ثنائي الصيغة الصبغية، ولكن مع مجموعة أحادية الصيغة الصبغية، على الرغم من أنه لا يزال هناك 46 كروموسومًا ومجموعتها في الخلية لا تزال ثنائية الصبغية. لاحظ أن عملية توحيد الكروموسومات المتماثلة لا تحدث في الانقسام. لذلك، يحدث الاقتران (الالتصاق) للكروموسومات المتماثلة. يسمى زوج من الكروموسومات المتماثلة المترافقة " ثنائي التكافؤ"("ثنائية" تعني "مزدوج")، أو " رباعيات"("رباعي" يعني "أربعة"). يتكون كل كروموسوم ثنائي التكافؤ من أربعة كروماتيدات، لذا فهو في نفس الوقت رباعي كروماتيدات. يبدأ الغشاء النووي في التفكك إلى شظايا، وتتباعد المريكزات إلى أقطاب مختلفة من الخلية، يتم تشكيل المغزل، وتختفي النواة ويستمر التكثيف (الضغط) للكروموسومات ثنائية الكروماتيد، الموجودة بالفعل في شكل ثنائي التكافؤ. بالمناسبة، في مرحلة الزيجوتين تتحرك الخلايا الجرثومية الذكرية الناضجة عبر طبقة حاجز الدم الخصوي الناتج عن العمليات المستمرة للخلايا الداعمة (الخلايا الداعمة) وتصبح هياكل حاجزة. يدخلون القسم الداخلي من الأنابيب المنوية، مفصولين عن بقية أنسجة الجسم ومحميين من عمل الجهاز المناعي، مما يسمح لهم بإنتاج البروتينات التي تكون مستضدات لجسمهم.
3. باتشيتينا (خيوط ممتلئة سميكة). تستمر عملية تصاعد الكروموسوم، وفي الكروموسومات المتماثلة تحدث بشكل متزامن. يصبح من الواضح أن الكروموسومات ثنائية الكروماتيد. أهم حدث في الباتشيتين هو العبور - تبادل المناطق بين الكروماتيدات غير الشقيقة للكروموسومات المتماثلة. يؤدي العبور إلى إعادة التركيب الأول للجينات أثناء الانقسام الاختزالي.
4. ديبلوتينا (خيوط مزدوجة). تلتوي الكروموسومات في الثنائيات التكافؤ وتبدأ في صد بعضها البعض. تبدأ عملية التنافر عند السنترومير وتنتشر على طول الثنائيات بالكامل. ومع ذلك، فإنها لا تزال مرتبطة ببعضها البعض في بعض النقاط. يطلق عليهم تشياسماتا. تظهر هذه النقاط عند نقاط العبور.
5. دياكينسيس
(امتداد). يتم تقصير الكروموسومات وتكثيفها إلى الحد الأقصى بسبب تصاعد الكروماتيدات، ويتم تدمير الغلاف النووي بالكامل تقريبًا. تنزلق التصالبات نحو نهايات الكروماتيدات.
فيديو:الانقسام الاختزالي
فيديو:الانقسام الاختزالي
أرز. 1: تكوين الحيوانات المنوية
أرز. 2.
أرز. التولد (التولد).
أرز.مقارنة المتغيرات الذكور والإناث من تكوين الأمشاج. مصدر الصورة:
الأهداف التعليمية:
- الاستمرار في تطوير المعرفة حول التكاثر، وتوصيف الانقسام الاختزالي،
- لتكوين المعرفة حول التغيرات في جزيئات الحمض النووي والكروموسومات أثناء الانقسام الاختزالي، للكشف عن الأهمية البيولوجية للانقسام الاختزالي.
المهام التعليمية:
- مواصلة التعليم الأخلاقي والصحي، وإثبات خطر المخدرات والكحول والتدخين على تكوين المغزل.
المهام التنموية:
- مناقشة القضايا الإشكالية، باستخدام المقارنة،
- التحليل والتوليف عند العمل بشكل مستقل مع الكتاب المدرسي وملء الجداول لتطوير التفكير المنطقي والقدرات الفكرية والإبداعية لدى الطلاب.
معدات الدرس:
- الدليل الديناميكي "عبور الكروموسوم"، "تقسيم الخلية"،
- جداول توضح مراحل الانقسام الاختزالي،
- عرض تقديمي عن مراحل الانقسام الاختزالي.
خطوات الدرس
ط. تحديث معارف الطلاب (مرحلة التحدي).
اختبار المعرفة حول انقسام الخلايا غير المباشر أثناء المحادثة باستخدام الأسئلة التالية:
1. ما هي مجموعة الكروموسومات ثنائية الصيغة الصبغية؟ (مجموعة مزدوجة من الكروموسومات المميزة للخلايا الجسدية).
2. ما هي المجموعة الصبغية من الكروموسومات؟ (مجموعة واحدة من الكروموسومات المميزة للخلايا الجرثومية).
3. ما هي مجموعة الكروموسومات والحمض النووي في فترة ما قبل التخليق من الطور البيني؟ (2p2s).
4. ما هي مجموعة الكروموسومات والحمض النووي خلال فترة ما بعد التخليق من الطور البيني؟ (2p4s).
5. ما هي مجموعة الكروموسومات والحمض النووي في الطور التمهيدي والطور الاستوائي للانقسام الفتيلي؟ (2p4s).
6. ما هي مجموعة الكروموسومات والحمض النووي في الطور الانفصالي للانقسام؟ (4p4s).
7. ما هي مجموعة الكروموسومات والحمض النووي في الطور النهائي للانقسام؟ (2p2s).
8. ما عدد جزيئات الحمض النووي الموجودة في نواة الخلية الجسدية البشرية قبل الانقسام؟ (92 جزيء).
9. ما عدد جزيئات الحمض النووي الموجودة في نواة الخلية الجسدية بعد الانقسام؟ (46).
10. ماذا تسمى الكروموسومات خلال فترة الطور البيني؟ (الكروماتين).
ثانيا. تعلم مواد جديدة. مرحلة الحمل.
1. قصة المعلمة عن الانقسام الاختزالي - وهو نوع خاص من انقسام الخلايا، ينتج عنه انخفاض عدد الكروموسومات إلى النصف في الخلايا الخاصة الجديدة التي تتشكل.
2. حديث عن الآلية المعقدة للانقسام الاختزالي وملامح مرحلتيه، عن تحول الكروموسومات إلى كروماتيدات، عن الاقتران والعبور.
مميزات القسم الميوزي الأول
الطور البيني 1.
فترة ما قبل الاصطناعية (فترة G1).
الخصائص:
أ) الخلايا الوليدة التي تبدأ دورة الحياة تكون نصف حجمها ومحتوى البروتين الكلي والحمض النووي الريبوزي (RNA) مثل الخلية الأم الأصلية؛
ب) في بداية الفترة، يستأنف تخليق الحمض النووي الريبي (RNA)؛
ج) يحدث التوليف النشط للبروتين والإنزيمات الأيضية للحمض النووي الريبي (RNA) والإنزيمات اللازمة لتكوين سلائف الحمض النووي؛
د) تخليق نيوكليوتيدات البيورين والبيريميدين وأربعة نيوكليوسيد ثلاثي الفوسفات التي تشكل جزيء الحمض النووي.
ه) يحدث نمو الخلايا، وهو أمر ضروري لتحقيق "كتلة حرجة" معينة من السيتوبلازم، والتي تحدد بداية تخليق الحمض النووي؛
و) تراكم ATP في شكل خزان طاقة يضمن العمل الميكانيكي والكيميائي للجهاز الانقسامي؛
ز) خلال هذه الفترة، تحتوي الخلايا على محتوى الحمض النووي ثنائي الصيغة الصبغية (2n2s)
الفترة الاصطناعية (الفترة S). هذه هي الفترة الزمنية التي يحدث خلالها تكرار الحمض النووي (2n4s).
الخصائص:
أ) يستمر مستوى تخليق الحمض النووي الريبي (RNA) في الزيادة وفقًا للزيادة في كمية الحمض النووي؛
ب) بالتوازي مع تخليق الحمض النووي في الخلية، يحدث تخليق مكثف للهستونات في السيتوبلازم وتحدث هجرتها إلى النواة، حيث ترتبط بالحمض النووي.
فترة ما بعد التركيب (G-period، 2p4s). هذه فترة زمنية تتميز بعمليات تهدف إلى إعداد الخلية للانقسام.
الخصائص:
أ) تخليق البروتين المكثف، والذي يذهب إلى البروتينات السيتوبلازمية للخلايا الوليدة؛
ب) تشكيل الجهاز الانقسامي.
ج) تعزيز تخليق البروتين الكلي، الحمض النووي الريبي (RNA)، تخليق البروتينات التي تحدد انقسام الخلايا؛
د) تتضاعف كتلة السيتوبلازم.
ه) يزداد حجم النواة بشكل حاد.
المرحلة 1.وهي أطول مرحلة، لذا فهي مقسمة إلى خمس مراحل.
1 .اللبتوتين .
يحدث تصاعد الكروموسومات، ويتم تقصيرها وتصبح مرئية كهياكل منفصلة.
2. الزيجوتين.
تقترب الكروموسومات المتماثلة في الطول وتشكل أزواجًا. هذه الكروموسومات لها نفس الطول، وتحتل السنتروميرات الخاصة بها نفس الموقع، وعادة ما تحتوي على نفس العدد من الجينات المرتبة في نفس التسلسل الخطي. يبدأ المشبك (الاقتران) للكروموسومات.
يبدأ الاقتران عند عدة نقاط على الكروموسومات، ثم ترتبط الكروموسومات بطولها بالكامل. يسمى زوج من الكروموسومات المتماثلة المترافقة ثنائي التكافؤ. في هذه الحالة، يحدث كل من التعبئة الأكثر كثافة على المستوى الجزيئي والالتواء الملحوظ ظاهريًا (الحلزون). نظرًا لأن كل من الكروموسومات المتماثلة لها سنترومير خاص بها، فهناك اثنان من السنتروميرات في ثنائي التكافؤ.
3 .باتشيتينا.
يتم تقسيم كل كروموسوم متماثل في مرحلة pachytene طوليًا في مستوى متعامد مع مستوى الاقتران. وهكذا، يتكون كل عنصر الآن من أربعة كروماتيدات. تسمى هذه النقاط com.chiasmata(يعبر). ونتيجة لذلك، تصبح الجينات من كروموسوم واحد مرتبطة بجينات من كروموسوم آخر، مما يؤدي إلى مجموعات جينية جديدة في الكروماتيدات الناتجة. هذه العملية تسمى العبور.
4. الدبلوتين.
يتم إزالة الكروموسومات المتماثلة جزئيًا وتتحرك بعيدًا إلى حد ما عن بعضها البعض. وفي الوقت نفسه، يحافظون على الترابط بمساعدة الجسور - التصالب، التي تكون بمثابة تعبير هيكلي عن العبور الذي يحدث في المرحلة السابقة.
5. دياكينسيس .
في هذه المرحلة، يتم تكثيف الكروموسومات بالكامل وتصبغها بشكل مكثف. يختفي الغلاف النووي والنواة. تهاجر المريكزات، في حالة وجودها، إلى القطبين ثم تشكل خيوط مغزلية.
الطورية 1.
تصطف الكروموسومات المتماثلة (ثنائية التكافؤ) في المستوى الاستوائي. تبدو السنتروميرات الخاصة بها مزدوجة، ولكنها تتصرف مثل الهياكل الفردية.
الطور الانفصالي 1.
على طول خيوط المغزل، تتباعد السنتروميرات نحو القطبين، ويرتبط كل منهما بكروماتيدين. وهكذا، في الطور الانفصالي من القسم الأول يتباعدون الكروماتيدات غير الابنة للكروموسومات المتماثلة، كما هو الحال في الانقسام، ولكن بشكل مباشر كروموسومات متماثلةوفي كل قطب هناك مجموعة أحادية الصيغة الصبغية من p2s، وفي الخلية بأكملها هناك 2p4s.
الطور النهائي 1.
إن انحراف الكروموسومات المتماثلة إلى القطبين المتقابلين يعني اكتمال الانقسام المنصف الأول. وقد أصبح عدد الكروموسومات في المجموعة بمقدار النصف، ولكن كل كروموسوم يتكون من اثنين من الكروماتيدات. في الحيوانات وبعض النباتات، الكروماتيدات ديسبيرال.
مميزات القسم الميوزي الثاني .
الطور البيني 2.
يتم ملاحظة هذه المرحلة فقط في الخلايا الحيوانية. لا توجد فترة اصطناعية ولا يحدث تكرار الحمض النووي. بعد فترة قصيرة من الطور البيني 2، تبدأ المرحلة 2.
المرحلة 2.
في الخلايا التي يسقط فيها الطور البيني 2، تكون هذه المرحلة غائبة أيضًا. في الطور الثاني، يتم تدمير النوى والأغشية النووية، ويتم تقصير الكروماتيدات وتكثيفها، مما يمثل بداية الطور الاستوائي 2.
الطورية 2.
في هذه المرحلة، يكون عدد الكروموسومات أقل منه في الخلايا الجسدية. تصطف الكروموسومات في المستوى الاستوائي، وتتصرف السنتروميرات مثل الهياكل المزدوجة.
الطور الانفصالي 2.
تنقسم السنتروميرات وتتحرك الكروماتيدات الشقيقة إلى قطبين متقابلين. تسمى الكروماتيدات المنفصلة عن بعضها البعض بالكروموسومات وتتشكل مجموعة أحادية الصيغة الصبغية (ps) عند كل قطب من الخلية.
الطور النهائي 2.
هذه المرحلة تشبه الطور النهائي للانقسام الفتيلي. الكروموسومات ديسبيرال. تختفي خيوط المغزل وتتضاعف المريكزات حول كل نواة، والتي تحتوي الآن على العدد الفردي لكروموسومات الخلية الأم الأصلية، ويتشكل غشاء نووي مرة أخرى. وهكذا يتم إنتاج أربع خلايا ابنة من الخلية الأم الأصلية.
ثالثا. مرحلة الانعكاس.
تلخيص الدرس بمناقشة نتيجة الانقسام الاختزالي، وتكوين خلايا فردية خاصة مع مجموعة نصفية من الكروموسومات وأجزاء متبادلة تلقائيًا من الكروموسومات المتماثلة، ومشاهدة عرض تقديمي عن مراحل الانقسام الاختزالي، وملء الجدول. تقرير الطالب عن التشوهات الناتجة عن عدم تباين الكروموسومات في الإنسان.
مخطط المقارنة.
| الانقسام الفتيلي | تشابه | الانقسام الاختزالي |
| 1. قسم واحد. | 1. تتراكم الطاقة والمواد اللازمة للتقسيم خلال الطور البيني. | 1. قسمان. |
| 2. عندما تنقسم الخلية الأم، يتم الحصول على خليتين ابنتين لهما نفس مجموعة الكروموسومات. | 2. مراحل التقسيم: 1. الحراك النووي: الطور التمهيدي الطورية الطور الانفصالي الطور النهائي. 2. التحريك الخلوي. |
2. عندما تنقسم الخلية الأم ثنائية الصيغة الصبغية، يتم الحصول على أربع خلايا أحادية الصيغة الصبغية. |
| 3. الانقسام ضروري للنمو الطبيعي وتطور كائن متعدد الخلايا. الانقسام يكمن وراء عمليات شفاء الضرر والتكاثر اللاجنسي. | 3. الطور البيني 2 غائب عمليا. في المرحلة الأولى من القسمة، يحدث الاقتران والعبور. |
|
| 4. الانقسام الاختزالي يزيد من التنوع الجيني للخلايا الجرثومية، حيث أنه نتيجة لهذه العملية تتكون الكروموسومات التي تحمل جينات من الأب والأم. 5. في الكائنات الحية التي تتكاثر جنسياً، يمنع عدد الكروموسومات من التضاعف في كل جيل جديد. |
الانحرافات الناجمة عن عدم تباعد الكروموسومات في البشر.
| متلازمة | النمط الجيني | أعراض |
| كلاينفلتر | 44+س س س = 47 | رجل مخنث, التخلف العقلي والعقم. |
| شيرشيفسكي تورنر | 44+هو=45 | المرأة قصيرة القامة, تخلف عقلي طفيف، يتم التعبير عن الخصائص الجنسية الثانوية بشكل سيء، والعقم. |
| التثلث الصبغي حسب الجنس | 44+xxx=47 | امرأة، طبيعية، خصبة، متخلفة عقليا. ذكر طويل القامة، وزيادة العدوانية. |
| متلازمة داون | 47 (21 زوجًا مصابون بالتثلث الصبغي) | تخلف عقلي، انخفاض الحيوية، عيون منغولية الشكل، تدلى زوايا الشفاه. |
| "الحنك المشقوق" | 47 (في الزوج 15 يوجد التثلث الصبغي) | عدم نمو الحنك الصلب، وتشوهات الوجه. انخفاض الحيوية |
| التثلث الصبغي في الأزواج الآخرين | 47 | فتك الأمشاج أو الجنين. |
المحادثة النهائية حول موضوع "الانقسام الاختزالي".
1. ما هي مجموعة الكروموسومات والحمض النووي قبل الانقسام المنصف الأول؟ (2p4s).
2. ما هي مجموعة الكروموسومات والحمض النووي قبل الانقسام المنصف الثاني؟ (ص2س).
3. ما هي الكروموسومات التي تسمى متماثلة؟ (كروموسومات متماثلة مقترنة تحمل جينات متماثلة).
4. ما هي أهم العمليات التي تحدث خلال الطور الأول من الانقسام الاختزالي؟ (الاقتران والعبور.)
5. ما هي سمة الطور البيني بين القسمين الأول والثاني من الانقسام الاختزالي؟ (الفترة S مفقودة.)
6. ما هي مجموعة الكروموسومات والحمض النووي في الطور الثاني والطور الاستوائي الثاني؟ (ص 2.)
7. ما هي مجموعة الكروموسومات والحمض النووي في نهاية الانقسام المنصف الثاني؟ (ملاحظة.)
اختبار "الدورة الانقسامية". "الانقسام الاختزالي"
1. في الطور البيني من الدورة الانقسامية، يتضاعف الحمض النووي:
ب) خلال الفترة الاصطناعية.
ج) في فترة ما بعد الاصطناعية؛
د) في الطورية.
2. يحدث نمو الخلايا النشطة:
أ) في فترة ما قبل الاصطناعية؛
ب) خلال الفترة الاصطناعية.
ج) في فترة ما بعد الاصطناعية
د) في الطورية.
3. تحتوي الخلية على مجموعة من الكروموسومات والحمض النووي 2n4c وتستعد للانقسام:
أ) في فترة ما قبل الاصطناعية؛
ب) خلال الفترة الاصطناعية.
ج) في فترة ما بعد الاصطناعية
د) في الطورية.
4. يبدأ تصاعد الكروموسوم، ويذوب الغشاء النووي:
أ) في الطور.
ب) في الطور الانفصالي.
ج) في الطور النهائي.
د) في الطورية.
5. تصطف الكروموسومات على طول خط استواء الخلية:
أ) في الطور.
ب) في الطور الانفصالي.
ج) في الطور النهائي.
د) في الطورية.
6. تبتعد الكروماتيدات عن بعضها البعض وتصبح كروموسومات مستقلة:
أ) في الطور.
ب) في الطور الانفصالي.
ج) في الطور النهائي.
د) في الطورية.
7. يحدث اقتران الكروموسومات المتماثلة خلال الفترة:
أ) المرحلة 1؛
ب) الطورية 1؛
ج) الطور الانفصالي 1؛
د) الطور النهائي 1؛
ه) المرحلة 2؛
ه) الطورية 2؛
ز) الطور الانفصالي 2؛
ح) الطور النهائي 2.
8. يحدث العبور في الانقسام المنصف خلال الفترة:
أ) المرحلة 1؛
ب) الطورية 1؛
ج) الطور الانفصالي 1؛
د) الطور النهائي 1؛
ه) المرحلة 2؛
ه) الطورية 2؛
ز) الطور الانفصالي 2؛
ح) الطور النهائي 2.
9. ما هي مجموعة الكروموسومات التي يتم الحصول عليها أثناء الانقسام الانقسامي للنواة ثنائية الصيغة الصبغية؟
أ) فرداني.
ب) ثنائي الصبغية.
10. ما هي مجموعة الكروموسومات التي ستكون في الخلايا بعد الانقسام بالانقسام الفتيلي إذا كان لدى الأم 6 كروموسومات؟
11. ما هي مجموعة الكروموسومات التي ستكون في الخلايا بعد الانقسام بالانقسام الاختزالي إذا كان لدى الأم 6 كروموسومات؟
1V. الواجب المنزلي: دراسة الفقرة 30.