تقسیم میوز چیست؟ – مراحل انجام آن چگونه است؟
در سلول های یوکاریوتی و جانورانی که دارای تولید مثل جنسی هستند، تقسیم میوز انجام می شود. چون تقسیم میتوز منجر به تشکیل سلول های دختری مانند سلول مادر و با تعداد کروموزوم های برابر می شود،
بنابراین این تقسیم نمی تواند گوناگونی در دنیای موجودات را توضیح دهد. به همین دلیل تقسیم میوز تنها راه حلی است که در این موجودات، تعداد کروموزوم های سلول ها در هنگام تولید مثل، کاهش یافته و تولید سلول های جنسی با نصف تعداد کروموزوم می کند. گامت ها هاپلوئید بوده و از سلول های دیپلوئیدی تشکیل می شوند. انواع تقسیم سلولی در کتب علوم پایه ششم، هفتم و هشتم بیان شده است. برای آشنایی بیشتر با تقسیم میوز، این مقاله نشریه جهان شیمی فیزیک ما را یاری می کند.
تقسیم سلولی چیست
برای این که تقسیم سلولی انجام شود، سلول باید با رشد کردن، آمادگی لازم را پیدا کند. در ابتدا با رونویسی از روی ماده وراثتی و تشکیل مولکول های DNA جدید، سلول ها تقسیم شده و از سلول مادر، سلول های دختر حاصل می شود. سلول های دختر بعد از رشد کافی می توانند مراحل تقسیم را مثل سلول مادر خود انجام داده و سلول های دختر جدید ایجاد کند. به این فرآیند که مانند یک چرخه در حال تکرار است، چرخه سلولی می گویند. سلول ها با توجه به انواع خود به روش های باینری در سلول های پروکاریوتی و تقسیمات میتوز و میوز در سلول های یوکاریوتی، تقسیم می شوند.
تقسیم سلولی در سلول های غیر جنسی یوکاریوت ها دارای دو مرحله اینترفاز (سلول رشد کرده و مولکول DNA رونویسی می شود) و فاز میتوزی (کروموزوم ها دو نیم شده و سیتوپلاسم تقسیم می شود) هستند.
میتوز دارای پنج مرحله ی پروفاز، پرومتافاز، متافاز، آنافاز و تلوفاز می باشد. در تقسیم میتوز در انسان ها از هر سلول مادر، دو سلول دختر و با تعداد کروموزوم های برابر تولید می شود. در زیر به توضیح تقسیم میوز در سلول های جنسی یوکاریوت ها می پردازیم.
تقسیم میوز چیست؟
برای تولید مثل در جاندارانی که به طریق جنسی زیاد می شوند، گامت ها (سلول های جنسی) از طریق تقسیم میوز از سلول های زاینده تولید می شوند. تعداد کروموزوم ها در گامت های تولید شده (تخمک یا اسپرم ها) نصف کروموزوم های سلول مادر است. به همین دلیل است که وقتی سلول تخم (زیگوت) از ترکیب گامت های نر و ماده تولید می شود، تعداد کروموزوم هایش برابر یک سلول معمولی است. در غیر این صورت هر سلول تخم دو برابر سلول های واقعی، باید کروموزوم داشت و هر نسل دو برابر نسل قبل کروموزوم می داشت، که این خلاف واقعیت می باشد.
در تقسیم میوز از هر سلول مادر چهار سلول دختر تشکیل می شود که نصف تعداد کروموزوم های سلول مادر را دارا هستند. تقسیم میوز دارای دو مرحله تقسیم هسته به نام های تقسیم میوز ۱ و میوز ۲ می باشد. هر کدام از این تقسیمات میوز دارای مراحل پروفاز، متافاز، آنافاز و تلوفاز می باشند. در میوز ۱، تکثیر DNA انجام شده و به دو قسمت برای سلول های دختر تقسیم می شود. در میوز ۲، آلل های تشکیل شده از هم جدا شده و هر کدام وارد یک سلول دختری می شوند.
مراحل انجام تقسیم میوز ۱
مرحله تقسیم میوز ۱، دو سلولی را ایجاد می کند که کروموزوم های آن، از هر ژن دو آلل دارند. میوز ۱ دارای مراحل زیر می باشد.
پروفاز ۱ :
این مرحله از تقسیم میوز شبیه مرحله پروفاز تقسیم میتوز است و شامل تراکم کروموزوم ها و حرکت آن ها به سمت مرکز سلول است. تخریب غشای سلول ها می تواند شرایطی را فراهم کند که اتصال میکروتوبول ها را به پروتئین های کینه توکور در قسمت سانترومر آسان می کند. در این مرحله تترادها که ساختارهای چهار کروماتیدی هستند از جفت شدن هر کروموزوم با همولوگ خود ساخته می شوند. پروفاز ۱ در میوز دارای ۵ مرحله می باشد.
لپتوتن :
در این مرحله کرومومرها که شبیه دانه های تسبیح و به شکل تخم های دراز و تاب خورده هستند از کروموزوم ها تشکیل می شوند. در این مرحله مولکول های DNA تکثیر و دو برابر شده است و کروموزوم ها متراکم هستند.
زیگوتن :
در مرحله زیگوتن تتراد تشکیل می شود و کروموزوم های همتا با نیروی ویژه ای کنار هم جفت می شوند.
پاکی تین :
در مرحله پاکی تین ضخیم شدن کروموزوم اتفاق می افتد. در تتراد یک کروماتید با پیچیدن به دور کروماتید خواهری خود، کوتاه می شود. کروماتیدها سانترومرهای خاص خود را دارند. در این مرحله بین کروماتیدهای خواهری قطعاتی مبادله می شود.
دیپلوتن :
جدا شدن کروموزوم ها، اینجا اتفاق می افتد، به جز در قسمت هایی که تبادل بین کروماتیدها انجام شده است. همین تبادلات از طریق تقاطع کروموزومی است که می تواند کروماتیدهای نوترکیب ایجاد کند و ژن ها مبادله شوند.
دیاکینز :
کوتاه و ضخیم شدن کروموزوم ها و کشیده شدن آن ها به محیط هسته در این مرحله می باشد. اینجا کروموزوم های همتا از قسمت تلومر متصل مانده و کامل جدا نمی شوند و حلقه تشکیل می شود. تشکیل دوک، از بین رفتن هسته و قرار گرفتن کروموزوم ها در صفحه متافاز در دیاکینز انجام می شود.
متافاز ۱ :
در قسمت استوایی و صفحه متافازی، با رشته های دوک است که تترادها ردیف می شوند. این مرحله که متافاز ۱ می باشد، جدا شدن کروموزوم های همولوگ را انجام می دهد. کروموزوم های همولوگ که برای هر ژن دارای دو آلل هستند، با مکانیسم خاصی در این صفحه به جهت این که، کروموزوم های پدری یا مادری کدام سمت است، وجود ندارد. قرار گرفتن کروموزوم ها با قانون تفکیک است که بیان می کند وقتی گامت ها تشکیل می شوند، دو آلل از هم جدا می شوند و در تشکیل تخم، قرار گرفتن آن ها تصادفی است.
کروموزوم ها از قسمت سانترومر خود در تقسیم میتوز، در مرکز سلول قرار گرفته و کروماتیدهای خواهری از هم جدا می شوند. در تقسیم میوز کروموزوم ها از ناحیه سانترومر از هم جدا شده و هر کروموزوم با آلل های متفاوت از یک ژن، وارد یک سلول می شود. پس در این تقسیم کروموزوم های همولوگ جفت شدن در یک خط را ندارند.
آنافاز ۱ :
در این مرحله از میوز ۱ که شبیه آنافاز در میتوز است، کروموزوم ها در حالی که از ناحیه سانترومر به هم متصل هستند، توسط آن ها به دو قطب در جهت مخالف سلول کشیده شده و از ناحیه سانترومر جدا نمی شوند. ولی کروموزوم های همولوگ از هم جدا می شوند.
تلوفاز ۱ :
در این مرحله کروموزوم ها با پوشش هسته ای جدید، کاملا از هم جدا شده و سیتوپلاسم و غشای پلاسمایی در سیتوکینز از هم جدا می شوند. دو سلول کاملا جدا تشکیل می شود که دارای ژنوم هاپلوئید بوده، ولی از هر ژن دو نسخه وجود دارد. هر کدام از آلل های ژن، روی کروماتیدهای خواهری قرار گرفتند.
مراحل میوز ۲ :
وقتی سلول های تشکیل شده از میوز ۱، دوره استراحت اینترکینز خود را گذراندند، به مرحله تقسیم میوز ۲ وارد می شوند.
پروفاز ۲ :
در این مرحله که به پروفاز ۱ شباهت دارد، محو شدن پوشش هسته ای، تشکیل سانتریول ها و اتصال میکروتوبول ها به پروتئین کینه توکور در سانترومرها، با گسترش در سلول انجام می شود. همچنین کروموزوم ها به وسط سلول برای قرار گرفتن در صفحه متافاز برده می شوند.
متافاز ۲ :
در این مرحله ردیف شدن کروموزوم ها از ناحیه سانترومر در صفحه متافاز انجام شده و در هر طرف صفحه متافاز، یک کروماتید خواهری قرار می گیرد. کوهسین، پروتئینی که تنظیم کروماتیدهای خواهری را تنظیم می کند، کروماتیدها، سانترومرها را هنوز متصل نگه داشته است. جداسازی این کروماتیدها تا مرحله آنافاز اتفاق نمی افتد و زمان جداشدن کروماتیدها، کوهسین از بین می رود.
آنافاز ۲ :
در این مرحله است کروموزوم های خواهری از جدا شدن کروماتیدهای خواهری تشکیل می شوند. پایان تقسیم DNA این مرحله است که کروموزوم ها جدا و سانتریول ها به قطبین کشیده شده است. تقسیم این مرحله به گونه ای است که سلول های تشکیل شده دارای کروموزوم هایی برابر با سلول تقسیم شده دارند، برخلاف آنچه در میوز ۱ اتفاق افتاد. سلول های تشکیل شده تفاوتی که با سلول های بخش اول دارند، داشتن یک نسخه از هر کروموزوم است.
تلوفاز ۲ :
تلوفاز مرحله ای است که کروموزوم ها با قرار گرفتن در دو قطب، دو سلول تشکیل شده است که وقتی سیتوپلاسم تقسیم شد، به دور کروموزوم های قرار گرفته در دو سمت سلول، پوشش هسته ای ایجاد می شود.
۴ سلول ایجاد شده در نتیجه کل تقسیم میوز، هاپلوئید و دارای یک نسخه ی ژنوم بوده و می توانند اسپرم یا تخمک شوند.
تقسیم میوز در انسان
سلول های انسان دارای ۴۶ عدد یعنی ۲۳ جفت کروموزوم هستند که همانندسازی DNA قبل از میوز بوده که به شکل ۹۲ کروماتید خواهری و ۴۶ کروموزوم دیده می شوند. کروموزوم های همولوگ، جفت کروموزوم های خواهری هستند که با جفت کروماتید خواهری تشکیل شدند. کروموزوم های همولوگ در میوز ۱، تقسیم شده و دو سلول که هر کدام ۲۳ کروموزوم دارند، تشکیل می شود. این کروماتیدها در این دو سلول که می تواند متفاوت باشد، در میوز ۲، از هم جدا و در هر سلول ۲۳ کروموزوم هاپلوئیدی قرار می گیرد. تعداد این سلول ها ۴ عدد می باشد.
تفاوت تقسیم میوز و میتوز
- اول این که تقسیم میتوز در تمام سلول ها اتفاق می افتد ولی تقسیم میوز فقط در سلول های مولد گامت ها یعنی سلول های زاینده اتفاق می افتد.
- در تقسیم میتوز از یک سلول دیپلوئیدی سلول های دیپلوئیدی حاصل می شود. در صورتی که در تقسیم میوز از یک سلول دیپلوئیدی (۲n)، سلول هاپلوئیدی (n) تشکیل می شود. مثلا در انسان از یک سلول ۴۶ کروموزومی، در میتوز سلول ۴۶ کروموزومی و در میوز سلول ۲۳ کروموزومی تشکیل می شود.
- در تقسیم میتوز از یک سلول مادر دو سلول حاصل می شود ولی در میوز از یک سلول مادر، چهار سلول دختر حاصل می شود.
- تقسیم میتوز فرآیندی یک مرحله ای است اما میوز فرآیندی دو مرحله ای و دارای میوز ۱ و ۲ می باشد.
- در میتوز امکان نوترکیبی وجود ندارد ولی در میوز می تواند نوترکیبی اتفاق بیفتد.
تقسیم میتوز چیست
میتوز یکی از مراحل مهم چرخه سلولی است و از طریق این فرآیند، سلول تعداد کروموزوم ها را در تمام سلول های بدن یک موجود زنده حفظ می کند. در میتوز، سلول مادر به سلول های دختر با تعداد کروموزوم یکسان تقسیم می شود. در میتوز تقسیم سلولی و سیتوکینز انجام می شود. چرخه سلولی به دو قسمت تقسیم می شود، یعنی فاز اینترفاز و فاز M. فاز M به عنوان میتوز و سیتوکینزیس شناخته می شود. اهمیت میتوز در زیر نشان داده می شود:
- سلول های دختر دیپلوئید با مواد ژنتیکی یکسان تولید می کند.
- میتوز به حفظ تعداد کروموزوم در هر سلول کمک می کند.
- میتوز به تداوم خلوص ژنوم کمک می کند زیرا هیچ گونه نوترکیبی و تلاقی رخ نداده است.
- رشد موجودات چند سلولی به میتوز بستگی دارد.
- تقسیم سلول برای بازگرداندن نسبت هسته سیتوپلاسمی سلول که توسط رشد سلولی مختل شده است به ترمیم سلول کمک می کند.
- به جایگزینی سلول های اپیدرم فوقانی، سلول های خونی و سلول های پوشش روده کمک می کند.
- در گیاهان، میتوز در کامبیوم آپیکال و جانبی رخ می دهد که منجر به رشد گیاه می شود.
چرخه سلولی میتوز نقش مهمی در تمام موجودات زنده دارد. میتوز در مورد سلول های سوماتیک و میوز در مورد سلول های زایا رخ می دهد. در سلول های حیوانی، میتوز در سلول های سوماتیک دیپلوئید (n2) صورت می گیرد. در حالی که در گیاهان، در هر دو سلول هاپلوئید (n) و دیپلوئید (n2) رخ می دهد.
میتوز به عنوان تقسیم مساوی نیز شناخته می شود، زیرا در این مرحله تعداد کروموزوم ها در سلول های والد و دختر یکسان می ماند. طی این مرحله، تقسیم واقعی سلول صورت می گیرد. با تقسیم هسته ای (کاریوکینزیس) شروع می شود که در آن تقسیم هسته و جداسازی کروموزوم های دختر انجام می شود. سپس با تقسیم سیتوپلاسم (سیتوکینز) به پایان می رسد. این مرحله بیشتر به ۴ مرحله تقسیم می شود که عبارتند از:
- پروفاز
- متافاز
- آنافاز
- تلوفاز
