نکات مهم در بخش میتوز و الزامات یادگیری آن

در این مقاله به یکی از مهم‌ترین فصل‌های کتاب یازدهم تجربی یعنی فصل 6 می‌پردازیم. از این فصل یک تا دو تست در کنکور می‌آید؛ البته در مورد اهمیت این فصل باید بگویم که پایه و اساس بسیاری از فصل‌ها فصل تقسیم سلولی(یاخته‌ای) است. باید مراحل تقسیم میتوز و میوز را به صورت مفهومی یاد بگیرید تا به‌راحتی بتوانید به سئوال‌های مستقیم و غیرمستقیم آن پاسخ دهید.

الزامات

قبل از توضیح مراحل تقسیم میتوز(رشتمان) و میوز(کاستمان) باید به تعدادی موضوع مهم اشاره کنم.

کروموزوم: کروموزوم(فام‌تن) شامل DNA و پروتئین می‌شود. اگر از پیچیدگی کروموزوم کاسته شود به کروماتین(فامینه) تبدیل می‌شود.

کروماتید: کروموزوم در حالت طبیعی دارای یک کروماتید(فامینک) است؛ اما قبل از شروع به تقسیم دوبرابر می‌شود و هر کروموزوم دارای 2 کروماتید(فامینک) است. فامینک‌های یک کروموزوم از نظر ژنی کاملا یکسان هستند و به ‌آن‌ها کروماتید خواهری می‌گویند.

کروموزوم‌های همتا: در بدن انسان هر کروموزوم دارای یک کروموزوم کاملا شبیه خود است که به آن‌ها کروموزوم همتا می‌گویند.

دولاد: به جاندارانی(مانند انسان) گفته می‌شود که سلول‌های پیکری آن‌ها از هر نوع دوتا داشته‌باشد. با نماد کلی 2n نشان داده‌ می‌شوند.

سلول‌های پیکری: کروموزوم‌های هر جانوان بجز کروموزوم‌های جنسی

کروموزوم جنسی: در انسان و بعضی از جانوران وجود دارد و شامل کروموزوم x و y است. کروموزوم‌های جنسی تک لاد(هاپلوئید) هستند؛ یعنی یک مجموعه کروموزومی دارند.

چرخه سلولی

مراحلی که یک سلول از پایان یک تقسیم تا پایان تقسیم بعدی می‌گذراند را چرخه سلولی می‌گویند که شامل دو مرحله‌‌ی اینترفاز وتقسیم است. در ادامه با شما در مورد مراحل تقسیم میتوز و میوز صحبت خواهیم‌کرد. اگر مرحله اینترفاز را به یاد ندارید حتما آن را در کتاب مطالعه کنید.(فصل 6 گفتار 1)

میتوز(رشتمان)

در تقسیم‌ میتوز از یک‌ سلول‌ دیپلوئید (سلولی‌ که‌ در هسته‌ خود دارای‌ 2n کروموزوم‌ می باشد.)، دو سلول‌ دیپلوئید کاملاً مشابه‌ یکدیگر و مشابه‌ با سلول‌ اولیه‌ پدید می‌آید. از آنجا که‌ طی‌ میتوز، از یک‌ سلول‌ دیپلوئید، دو سلول‌ دیپلوئید پدید می‌آید که‌ هر یک‌ دارای‌ ماده‌ وراثتی‌ مساوی‌ با سلول‌ اولیه‌ هستند، لازم‌ است‌ که‌ پیش‌ از تقسیم‌، سلول‌ دیپلوئید اولیه‌، ماده‌ وراثتی‌ خود را دو برابر نماید.این تقسیم شامل پنج مرحله می باشد و در جانداران دارای سلول‌های یوکاریوتی انجام می شود.

نکته: سلول‌های یوکاریوتی شامل سلول‌های تک‌سلولی و پر‌سلولی می‌شود. شامل جانوران این دسته(قارچ‌ها، آغازیان، گیاهان، جانوران) می‌شود.

نکته: سلول‌های پروکاروتی شامل باکتری‌ها می‌شود که تک سلولی‌اند.

ماده ژنتیکی که در مرحله‌ s اینترفاز همانندسازی شده اند، در طی میتوز تقسیم شده و به یاخته‌های جدید می‌رسد.برای انجام تقسیم میتوز، فام‌تن‌هایی که در هسته پراکنده هستند، ابتدا باید به‌طور دقیق در وسط یاخته آرایش پیدا کنند تا به مقدار مساوی بین یاخته‌های حاصل، تقسیم شوند.

دوک تقسیم

وظیفه دوک تقسیم حرکت و جدا کردن صحیح فام‌تن‌ها می‌باشد.ساختاردوک تقسیم مجموعه‌ای از ریزلوله‌های پروتئینی است که هنگام تقسیم پدیدار می‌شود و به سانترومر فام‌تن‌ها متصل می‌گردد. با کوتاه شدن رشته‌های دوک متصل به سانترومر، فام‌تن‌ها از هم جدا شده و به قطبین می‌روند. همه‌ی رشته‌های دوک به سانترومر فام‌تن‌ها متصل نمی‌گردند.

سانترومر: سانترومرها توالی DNA تخصصی در کروموزوم‌ها به شمار می‌آیند که جفت کروماتیدهای خواهری را به هم پیوند داده و در کنار هم نگه می‌دارند. برخلاف نام سانترومرها (به معنای مرکز)، آن‌ها دقیقاً در مرکز کروموزوم‌ها قرار ندارند بلکه گاهی در انتهای کروموزوم‌ها جای می‌گیرند.

سانتریول(میانک)

وظیفه میانک‌ها سازماندهی ساخته شدن دوک‌های تقسیم است. میانک‌ها فقط در یاخته‌های جانوری حضور دارند. میانک‌ها یک جفت استوانه عمود‌ برهم هستند که برای تقسیم یاخته، در مرحله G2 اینترفاز مضاعف (دوبرابر) می‌شوند. ساختار هر یک از استوانه‌ها (هر استوانه یک میانک است) از 9دسته‌ی سه‌تایی از لوله‌ی کوچک پروتئینی تشکیل شده‌است.

نکته: در هر کدام از سلول‌های بدن ما یک جفت(یعنی دو عدد) سانتریول وجود دارد؛ قبل از تقسیم مضاعف شده و الان دو جفت(یعنی چهار عدد) سانتریول داریم.

مراحل تقسیم میتوز

پروفاز: رشته‌های فامینه(کروماتین) کوتاه، ضخیم و فشرده می‌شوند.به تدریج رشته‌های فامینه توسط میکروسکوپ نوری قابل مشاهده می‌شوند.میانک‌ها(سانتریول‌ها) به دو طرف یاخته حرکت می‌کنند و بینشان دوک تقسیم تشکیل می‌شوند. در انتهای آن پوشش هسته شروع به تخریب می‌کند.

پرومتافاز: پوشش هسته و شبکه‌ی آندوپلاسمی تجزیه می‌شوند تا رشته‌های دوک به فام‌تن‌ها برسند. (تکمیل تخریب پوشش هسته)سانترومر فام‌تن‌ها به رشته‌های دوک متصل می‌شوند.

متافاز: فام‌تن‌ها در این مرحله به حداکثر فشردگی می‌رسند. فام‌تن‌های فشرده در سطح‌استوایی(خط وسط) یاخته ردیف می‌شوند.

آنافاز: با تجزیه‌ی پروتئین‌های اتصالی به سانترومر فام‌تن‌ها، فامینک‌ها(کروماتیدها) از هم جدا می شوند.جدا شدن فامینک‌ها با کوتاه شدن دوک‌های تقسیم انجام می‌شود.فام‌تن‌ها در این مرحله تک فامینکی شده‌اند. تک فامینک‌ها به دوسوی یاخته(قطبین) کشیده می‌شوند.

تلوفاز: رشته‌های دوک در این مرحله تخریب می‌شوند.فام‌تن‌ها(کروموزوم‌ها) شروع به باز شدن می‌کنند تا به فامینه(کروماتین) تبدیل شوند.پوشش هسته دوباره تشکیل می‌شود.در پایان تلوفاز یاخته دارای دو هسته با ماده‌ی ژنتیکی مشابه می‌باشد.

نکته: مراحل میوز II ماملا شبیه به میتوز است.

تقسیم سیتوپلاسم

بعد از تقسیم میتوز، اجزای یاخته(سلول مادر) بین دو سیتوپلاسم تقسیم می‌شود. یاخته‌های جدید با تقسیم سیتوپلاسم به وجود می‌آیند. تقسیم سیتوپلاسم در جانوران و گیاهان به روش‌های متفاوتی انجام می‌شود. سیتوکینز سلول‌های جانوری با ایجاد فرورفتگی در سیتوپلاسم توسط حلقه‌ای از پروتئین‌ها(اکتین و میوزین) اتفاق می‌افتد.

سیتوکینز در سلول‌ها گیاهی بر‌خلاف سلول‌های جانوری حلقه انقباضی وجود ندارد. جایگزین آن ساختاری به نام صفحه یاخته‌ای می‌باشد که از به هم پیوستن ریزکیسه‌ها بوجود می‌آیند.

میوز(کاستمان)

برخلاف‌ تقسیم‌ میتوز که‌ در اکثر سلول‌ها اتفاق‌ می‌افتد، در جانوران‌ تقسیم‌ میوز فقط‌ در سلول‌های‌ جنسی‌ انجام‌ می‌شود. به‌ این‌ سلول‌ها، سلول‌ زاینده‌ می‌گوییم‌. اگر سلول‌های‌ جنسی‌ از نظر تعداد کروموزوم ها مانند سایر سلول‌های‌ بدنی‌ بودند در هر نسل‌ تعداد کروموزوم‌های‌ سلول‎‌های‌ یک‌ گونه‌ دو برابر می‌شد؛ اما تقسیم‌ میوز با نصف‌ کردن تعداد کروموزوم های‌‌سلول‌ جنسی‌ تعداد کروموزوم‌ها در افراد نسل‌های‌ مختلف‌ یک‌ گونه‌ را ثابت‌ نگه‌می‌دارد.

کاستمان از دو مرحله کلی کاستمان 1 و 2 تشکیل شده ‌است.پس از تقسیم هسته، تقسیم سیتوپلاسم نیز انجام می‌شود.پیش از این تقسیم نیز، مانند رشتمان، اینترفاز رخ می‌دهد. در بین این دو تقسیم همانندسازی رخ نمی‌دهد بعنی مرحله اینترفاز در بین آن‌ها نداریم.

میوز(کاستمان) 1

پروفاز I: فام‌تن‌های همتا از طول کنار هم قرار گرفته، فشرده شده و ساختار چهارتایه(تتراد) را به‌وجود می‌آورند. جفت سانتریول‌ها ازهم دور می‌شوند و به قطبین می‌روند و دربینشان دوک‌های تقسیم تشکیل می‌شود. تترادها از ناحیه‌ی سانترومر به دوک‌های تقسیم متصل می‌شوند. غشای دولایه‌ی هسته شروع به تجزیه‌شدن می‌کند.

نکته(ترکیبی با زیست دوازدهم): فرایند کراسینگ‌اور(جابجایی قطعات کروموزومی بین فام‌تن‌های همتا) در این مرحله رخ می‌دهد.

متافاز I: ردیف شدن تترادها در سطح استوایی سلول به وسیله رشته‌های دوک در این مرحله رخ می‌دهد. فام‌تن‌ها حداکثر فشردگی را پیدا می‌کنند.

آنافاز I: فام‌تن‌های همتا که مضاعف شده‌اند، از هم جدا می‌شوند و به سمت قطبین یاخته حرکت می‌کنند.نحوه کوتاه شدن رشته‌های دوک، شبیه فرایند میتوز است. فام‌تن‌های(کروموزوم) دو کروماتیدی در دو قطب سلول تجمع میابند.

تلوفاز I: تشکیل غشا هسته در اطراف فام‌تن‌های دو کروماتیدی رخ داده و به تدریج از بین رفتن رشته‌های دوک اتفاق می‌افتد. پس از پایان میوز I، به سرعت مرحله اینترفاز بعدی بدون وجود مرحله S بینابینی انجام می‌شود و سلول‌های دختری هاپلوئید وارد مرحله میوز II می‌شوند. میوز II تقسیمی مشابه میتوز می‌باشد.

نکته: معمولاً در پایان کاستمان 1، تقسیم سیتوپلاسم انجام می‌شود.

میوز(کاستمان) 2

پروفاز II: تشکیل رشته‌های دوک در هر سلول دختری n کروموزومی(هاپلویید) به‌وسیله سانتریول‌ها اتفاق می‌افتد. غشا هسته تشکیل شده در مرحله تلوفاز میوز I، بار دیگر تجزیه می‌شود.

متافاز II: قرار گرفتن کروموزوم‌های دو کروماتیدی در سطح استوایی یاخته در این مرحله رخ می‌دهد. اتصال کروموزوم‌ها از ناحیه سانترومر به دورشته دوک که در قطبین سلول واقع شده‌اند.

آنافاز II:جدا شدن کروماتید‌های خواهری کروموزوم از یکدیگر و در ادامه حرکت کروماتیدها به سمت قطب سلول همانند آنافاز تقسیم میتوز، اتفاق می‌افتد.

تلوفاز II: تشکیل پوشش هسته در اطراف کروموزوم‌های تک کروماتیدی واز بین رفتن رشته‌های دوک انجام می‌شود. کروماتیدها تبدیل به کروماتین می‌شوند و کروموزوم‌ها ناپدید می‌شوند و به این ترتیب بار دیگر غیرقابل روئیت شده و در انتها از هر سلول دختری هاپلوئید، دو سلول دیگر ایجاد می‌شود. در پایان میوز از یک سلول دیپلوئید، چهار سلول هاپلوئید تشکیل می‌شود.

نگارش و گردآورنده: رضا رحیمی