معلومة

10.14: الانقسام ، والانقسام الاختزالي ، والتكاثر الجنسي - علم الأحياء

10.14: الانقسام ، والانقسام الاختزالي ، والتكاثر الجنسي - علم الأحياء


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.

كما تعلم الآن ، فإن الاختلاف الجيني مهم جدًا. يقدم لك الفيديو أدناه نظرة عامة لطيفة على كيفية مساهمة كل منها في التنوع الجيني.

تم استبعاد عنصر YouTube من هذا الإصدار من النص. يمكنك مشاهدته على الإنترنت هنا: pb.libretexts.org/biom1/؟p=356


22. تختلف الخلايا التناسلية في معظم الأنواع عن الخلايا التي يتكون منها باقي الكائن الحي. ماذا تسمى خلايا "الجسم" وكيف تختلف عن الخلايا التناسلية؟ بود.

31. الانقسام الاختزالي ينطوي على عمليات مشتركة بين جميع حقيقيات النوى ، والتي تنطوي على نفس الجينات أو ما شابهها. تقييم الدعم المقدم لنظرية التطور من خلال هذا الدليل ، بالإضافة إلى ذلك ، من خلال.

  • أنت هنا: & # 160
  • الصفحة الرئيسية
  • مظلة
  • كتب مدرسية
  • بيو 581
  • 36.7 علم الأحياء السلوكي: أسباب تقريبية ونهائية للسلوك

يستند هذا النص إلى Openstax Biology لدورات AP ، وكبار المؤلفين المساهمين Julianne Zedalis ، مدرسة Bishop في La Jolla ، كاليفورنيا ، John Eggebrecht ، مؤلفون مساهمون في جامعة كورنيل Yael Avissar ، كلية رود آيلاند ، Jung Choi ، معهد جورجيا للتكنولوجيا ، Jean DeSaix ، University of North Carolina at Chapel Hill، Vladimir Jurukovski، Suffolk County Community College، Connie Rye، East Mississippi Community College، Robert Wise، University of Wisconsin، Oshkosh

هذا العمل مُرخص بموجب ترخيص Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 Unported License بدون قيود إضافية


10.14: الانقسام ، والانقسام الاختزالي ، والتكاثر الجنسي - علم الأحياء

القدرة على التكاثر العيني هي خاصية أساسية لجميع الكائنات الحية. العينية تعني أن نسل أي كائن حي يشبه إلى حد كبير والديهم أو والديهم. تلد أفراس النهر عجول فرس النهر ، وتنتج أشجار جوشوا البذور التي تنبت منها شتلات شجرة جوشوا ، وتضع طيور النحام البالغة بيضًا يفقس في فراخ فلامنغو. لا تعني العينية نفس الشيء بشكل عام. في حين أن العديد من الكائنات أحادية الخلية وعدد قليل من الكائنات متعددة الخلايا يمكنها إنتاج نسخ متطابقة وراثيًا من نفسها من خلال الانقسام الخلوي ، فإن العديد من الكائنات وحيدة الخلية ومعظم الكائنات متعددة الخلايا تتكاثر بانتظام باستخدام طريقة أخرى. التكاثر الجنسي هو إنتاج الوالدين لخليتين أحاديتين واندماج خليتين أحاديتين لتشكيل خلية مفردة ثنائية الصبغيات. في معظم النباتات والحيوانات ، من خلال عشرات الجولات من انقسام الخلايا الانقسامية ، ستتطور هذه الخلية ثنائية الصبغة إلى كائن بالغ. يتم إنتاج الخلايا أحادية الصيغة الصبغية التي تعد جزءًا من الدورة التناسلية الجنسية عن طريق نوع من الانقسام الخلوي يسمى الانقسام الاختزالي. يقدم التكاثر الجنسي ، وخاصة الانقسام الاختزالي والتخصيب ، تنوعًا في النسل قد يفسر النجاح التطوري للتكاثر الجنسي. الغالبية العظمى من الكائنات حقيقية النواة ، سواء متعددة الخلايا أو أحادية الخلية ، يمكنها أو يجب أن تستخدم شكلاً من أشكال الانقسام الاختزالي والتخصيب للتكاثر.

الشكل 1. كل واحد منا ، مثل هذه الكائنات الحية الكبيرة الأخرى متعددة الخلايا ، يبدأ حياته كبويضة مخصبة. بعد تريليونات من الانقسامات الخلوية ، يتطور كل منا إلى كائن حي معقد متعدد الخلايا. (الائتمان أ: تعديل العمل بواسطة فرانك ووترز الائتمان ب: تعديل العمل بواسطة كين كول ، USGS Credit c: تعديل العمل بواسطة Martin Pettitt)


11.1 عملية الانقسام الاختزالي

في هذا القسم سوف تستكشف الأسئلة التالية:

  • كيف تتصرف الكروموسومات أثناء الانقسام الاختزالي؟
  • ما الأحداث الخلوية التي تحدث أثناء الانقسام الاختزالي؟
  • ما هي أوجه التشابه والاختلاف بين الانقسام الاختزالي والانقسام؟
  • كيف يمكن لعملية الانقسام الاختزالي أن تولد الاختلاف الجيني؟

اتصال لدورات AP ®

أثناء استكشافنا لدورة الخلية والانقسام الفتيلي في فصل سابق ، تعلمنا أن الخلايا تنقسم لتنمو وتستبدل الخلايا الأخرى وتتكاثر لاجنسيًا. بدون طفرة أو تغييرات في الحمض النووي ، تتلقى الخلايا الوليدة الناتجة عن الانقسام مجموعة من التعليمات الجينية المتطابقة مع تلك الخاصة بالخلية الأم. نظرًا لأن التغييرات في الجينات تقود كلاً من وحدة الحياة وتنوعها ، فإن الكائنات الحية التي لا تحتوي على اختلاف جيني لا يمكنها التطور من خلال الانتقاء الطبيعي. يحدث التطور فقط لأن الكائنات الحية قد طورت طرقًا لتنويع مادتها الجينية. يحدث هذا من خلال الطفرات في الحمض النووي ، وإعادة تركيب الجينات أثناء الانقسام الاختزالي ، والانقسام الاختزالي الذي يليه الإخصاب في الكائنات الحية التي تتكاثر جنسيًا.

يتطلب التكاثر الجنسي أن ثنائي الصيغة الصبغية (2ن) الكائنات الحية تنتج أحادي الصيغة الصبغية (1ن) الخلايا من خلال الانقسام الاختزالي وأن هذه الخلايا أحادية الصيغة الصبغية تندمج لتكوين نسل جديد ثنائي الصبغة. اتحاد هاتين الخليتين أحاديتي العدد ، واحدة من كل والد ، هو الإخصاب. على الرغم من أن عمليات الانقسام الاختزالي والانقسام تتشابه ، إلا أن منتجاتها النهائية مختلفة. تذكر أن الحمض النووي حقيقي النواة موجود في الكروموسومات ، وأن الكروموسومات تحدث في أزواج متماثلة (متجانسات). عند الإخصاب ، يساهم الوالد الذكر بعضو واحد من كل زوج متماثل في النسل ، ويساهم الوالد بالآخر. باستثناء الكروموسومات الجنسية ، تحتوي الكروموسومات المتجانسة على نفس الجينات ، ولكن يمكن أن يكون لهذه الجينات اختلافات مختلفة تسمى الأليلات. (على سبيل المثال ، قد تكون ورثت أليلًا للعيون البنية من والدك وأليلًا للعيون الزرقاء من والدتك). كما هو الحال في الانقسام الفتيلي ، يتم تكرار الكروموسومات المتجانسة خلال المرحلة S (التخليق) من الطور البيني. ومع ذلك ، على عكس الانقسام الفتيلي ، حيث يوجد انقسام نووي واحد فقط ، فإن الانقسام الاختزالي له جولتان كاملتان من الانقسام النووي - الانقسام الاختزالي الأول والانقسام الاختزالي الثاني. ينتج عن ذلك أربع نوى و (عادة) أربع خلايا ابنة ، كل منها تحتوي على نصف عدد الكروموسومات كالخلية الأم (1ن). القسم الأول ، الانقسام الاختزالي الأول ، يفصل بين الكروموسومات المتجانسة ، ويفصل القسم الثاني ، الانقسام الاختزالي الثاني ، الكروماتيدات. (تذكر: أثناء الانقسام الاختزالي ، يتكرر الحمض النووي مرة واحدة ولكنه ينقسم مرتين ، بينما في الانقسام الفتيلي ، يتكاثر الحمض النووي مرة واحدة ولكنه ينقسم مرة واحدة فقط).

على الرغم من أن الانقسام والانقسام الاختزالي متشابهان من نواح كثيرة ، إلا أن لهما نتائج مختلفة. يكمن الاختلاف الرئيسي في نوع الخلية المنتجة: ينتج الانقسام الخيطي خلايا متطابقة ، مما يسمح بنمو الأنسجة أو إصلاحها. تتحد الجاميطات ، التي يطلق عليها غالبًا الخلايا الجنسية ، مع الخلايا الجنسية الأخرى لإنتاج كائنات حية جديدة وفريدة من نوعها.

يحدث الاختلاف الجيني أثناء الانقسام الاختزالي الأول ، حيث تتزاوج الكروموسومات المتجانسة وتتبادل مقاطع كروماتيد غير شقيقة (كروس أوفر). هنا تنفصل الكروموسومات المتجانسة إلى نوى مختلفة ، مما يؤدي إلى انخفاض في "بلادي". أثناء الانقسام الاختزالي الثاني - وهو أكثر شبهاً بالانقسام الانقسامي - تنفصل الكروماتيدات وتنقسم إلى أربع خلايا جنسية أحادية الصيغة الصبغية. ومع ذلك ، بسبب التقاطع ، لا تحتوي الخلايا الوليدة الناتجة على جينومات متطابقة. كما هو الحال في الانقسام ، تنظم العوامل الخارجية والإشارات الداخلية دورة الخلية الانتصافية. كما سنستكشف بمزيد من التفصيل في فصل لاحق ، يمكن أن تسبب الأخطاء في الانقسام الاختزالي اضطرابات وراثية ، مثل متلازمة داون.

المعلومات المقدمة والأمثلة الموضحة في القسم تدعم المفاهيم وأهداف التعلم الموضحة في الفكرة الكبيرة 3 من إطار منهج علم الأحياء AP ®. توفر أهداف التعلم المدرجة في إطار المناهج الدراسية أساسًا شفافًا لدورة AP ® Biology ، وتجربة معملية قائمة على الاستفسار ، وأنشطة تعليمية ، وأسئلة اختبار AP ®. يدمج هدف التعلم المحتوى المطلوب مع واحد أو أكثر من الممارسات العلمية السبعة.

فكرة كبيرة 3 تقوم الأنظمة الحية بتخزين المعلومات الأساسية لعمليات الحياة واستردادها ونقلها والاستجابة لها.
التفاهم الدائم 3 توفر المعلومات القابلة للتوريث استمرارية الحياة.
المعرفة الأساسية 3-أ -2 في حقيقيات النوى ، يتم تمرير المعلومات القابلة للتوريث إلى الجيل التالي عبر عمليات تشمل دورة الخلية والانقسام أو الانقسام الاختزالي بالإضافة إلى الإخصاب.
ممارسة العلوم 6.2 يمكن للطالب بناء تفسيرات للظواهر بناءً على الأدلة المنتجة من خلال الممارسات العلمية.
هدف التعلم 3.9 الطالب قادر على بناء تفسير ، باستخدام التمثيلات المرئية أو السرد ، حول كيفية انتقال الحمض النووي في الكروموسومات إلى الجيل التالي عبر الانقسام ، أو الانقسام الاختزالي متبوعًا بالإخصاب.
المعرفة الأساسية 3-أ -2 في حقيقيات النوى ، يتم تمرير المعلومات القابلة للتوريث إلى الجيل التالي عبر عمليات تشمل دورة الخلية والانقسام أو الانقسام الاختزالي بالإضافة إلى الإخصاب.
ممارسة العلوم 7.1 يمكن للطالب ربط الظواهر والنماذج عبر المقاييس المكانية والزمانية.
هدف التعلم 3.10 الطالب قادر على تمثيل العلاقة بين الانقسام الاختزالي وزيادة التنوع الجيني الضروري للتطور.

تحتوي أسئلة تحدي ممارسة العلوم على أسئلة اختبار إضافية لهذا القسم والتي ستساعدك على التحضير لامتحان AP. تتناول هذه الأسئلة المعايير التالية:
[APLO 1.9] [APLO 2.15] [APLO 2.39] [APLO 3.11] [APLO 3.9]

تقرأ أن الإخصاب هو اتحاد خليتين جنسيتين من كائنين منفصلين. إذا كانت هاتان الخليتان تحتويان على مجموعة واحدة من الكروموسومات ، فإن الخلية المخصبة الناتجة تحتوي على مجموعتين من الكروموسومات. تحتوي الخلايا أحادية الصيغة الصبغية على مجموعة واحدة من الكروموسومات. تسمى الخلايا التي تحتوي على مجموعتين من الكروموسومات ثنائية الصبغيات. يسمى عدد مجموعات الكروموسومات في الخلية بمستوى ploidy. إذا كانت الدورة التناسلية ستستمر ، يجب أن تقلل الخلية ثنائية الصبغة عدد مجموعات الكروموسومات قبل أن يحدث الإخصاب مرة أخرى. خلاف ذلك ، فإن عدد مجموعات الكروموسوم سوف يتضاعف ، ويستمر في التضاعف في كل جيل. لذلك ، بالإضافة إلى الإخصاب ، يتضمن التكاثر الجنسي انقسامًا نوويًا يقلل من عدد مجموعات الكروموسوم.

معظم الحيوانات والنباتات ثنائية الصبغيات ، وتحتوي على مجموعتين من الكروموسومات. في الخلايا الجسدية للكائن الحي ، والتي يشار إليها أحيانًا باسم خلايا "الجسم" (جميع خلايا الكائن متعدد الخلايا باستثناء الخلايا التناسلية) ، تحتوي النواة على نسختين من كل كروموسوم ، تسمى الكروموسومات المتجانسة. الكروموسومات المتجانسة هي أزواج متطابقة تحتوي على نفس الجينات في مواقع متطابقة بطولها. ترث الكائنات ثنائية الصبغة نسخة واحدة من كل كروموسوم متماثل من كل والد معًا ، وتعتبر مجموعة كاملة من الكروموسومات. توجد الخلايا أحادية الصيغة الصبغية ، التي تحتوي على نسخة واحدة من كل كروموسوم متماثل ، فقط داخل الهياكل التناسلية للكائن الحي ، مثل المبيضين والخصيتين. يمكن أن تكون الخلايا أحادية الصيغة الصبغية إما أمشاج أو جراثيم. الأمشاج الذكرية هي حيوانات منوية وأنثى الأمشاج هي بيض. تنتج جميع الحيوانات ومعظم النباتات الأمشاج. الجراثيم هي خلايا أحادية الصيغة الصبغية يمكن أن تنتج كائنًا أحادي الصبغة أو يمكن أن تندمج مع بوغ آخر لتشكيل خلية ثنائية الصبغيات. تنتج بعض النباتات وجميع الفطريات جراثيم.

كما تعلمت ، فإن الانقسام النووي الذي يشكل الخلايا الفردية - الانقسام الاختزالي - يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالانقسام الفتيلي. الانقسام المتساوي هو جزء من دورة تكاثر الخلية التي ينتج عنها نوى ابنة متطابقة والتي تكون أيضًا متطابقة وراثيًا مع النواة الأصلية. في حالة الانقسام الفتيلي ، تكون نواتا الوالد والابنة على نفس المستوى المتماثل - ثنائي الصبغيات لمعظم النباتات والحيوانات. يستخدم الانقسام الاختزالي العديد من نفس الآليات مثل الانقسام الفتيلي. ومع ذلك ، فإن نواة البداية تكون دائمًا ثنائية الصبغية والنواة التي تنتج في نهاية انقسام الخلية الانتصافية تكون أحادية العدد. لتحقيق هذا التخفيض في عدد الكروموسومات ، يتكون الانقسام الاختزالي من جولة واحدة من تكرار الكروموسوم وجولتين من الانقسام النووي. نظرًا لأن الأحداث التي تحدث خلال كل مرحلة من مراحل التقسيم مماثلة لأحداث الانقسام الفتيلي ، يتم تعيين نفس أسماء المراحل. ومع ذلك ، نظرًا لوجود جولتين من التقسيم ، يتم تحديد العملية الرئيسية والمراحل بـ "I" أو "II". وبالتالي ، فإن الانقسام الاختزالي الأول هو الجولة الأولى من الانقسام الانتصافي ويتكون من الطور الأول ، الطور الأول ، وما إلى ذلك. يتضمن الانقسام الاختزالي الثاني ، الذي تحدث فيه الجولة الثانية من الانقسام الانتصافي ، الطور الثاني ، الطور الثاني ، وما إلى ذلك.

الانقسام الاختزالي الأول

يسبق الانقسام الاختزالي طور بيني يتكون من G1و S و G2 المراحل التي تتطابق تقريبًا مع المراحل التي تسبق الانقسام. جي1 المرحلة ، والتي تسمى أيضًا مرحلة الفجوة الأولى ، هي المرحلة الأولى من الطور البيني وتركز على نمو الخلية. المرحلة S هي المرحلة الثانية من الطور البيني ، والتي يتم خلالها تكرار الحمض النووي للكروموسومات. أخيرًا ، فإن مجموعة G2 المرحلة ، وتسمى أيضًا مرحلة الفجوة الثانية ، هي المرحلة الثالثة والأخيرة من الطور البيني في هذه المرحلة ، حيث تخضع الخلية للتحضيرات النهائية للانقسام الاختزالي.

أثناء تكرار الحمض النووي في المرحلة S ، يتم نسخ كل كروموسوم لإنتاج نسختين متطابقتين ، تسمى الكروماتيدات الشقيقة ، والتي يتم تجميعها معًا في المركز بواسطة بروتينات cohesin. يقوم Cohesin بتثبيت الكروماتيدات معًا حتى الطور الثاني. تتكاثر أيضًا الجسيمات المركزية ، وهي الهياكل التي تنظم الأنابيب الدقيقة للمغزل الانتصافي. هذا يعد الخلية لدخول الطور الأول ، المرحلة الأولى من الانتصافي.

الطور الأول

في وقت مبكر من الطور الأول ، قبل أن يمكن رؤية الكروموسومات بوضوح مجهريًا ، يتم ربط الكروموسومات المتجانسة عند أطرافها بالمغلف النووي بواسطة البروتينات. عندما يبدأ الغلاف النووي في الانهيار ، فإن البروتينات المرتبطة بالكروموسومات المتجانسة تقرب الزوج من بعضهما البعض. تذكر أنه في حالة الانقسام الفتيلي ، لا تتزاوج الكروموسومات المتجانسة معًا. في الانقسام الفتيلي ، تصطف الكروموسومات المتجانسة من طرف إلى طرف بحيث عندما تنقسم ، تتلقى كل خلية ابنة كروماتيد أخت من كلا العضوين في الزوج المتماثل. المركب synaptonemal ، وهو شبكة من البروتينات بين الكروموسومات المتجانسة ، يتشكل أولاً في مواقع محددة ثم ينتشر ليغطي الطول الكامل للكروموسومات. يسمى الاقتران الضيق للكروموسومات المتجانسة بالتشابك. في التشابك العصبي ، يتم محاذاة الجينات الموجودة على كروماتيدات الكروموسومات المتجانسة بدقة مع بعضها البعض. يدعم المركب synaptonemal تبادل مقاطع الكروموسومات بين الكروماتيدات المتجانسة غير الشقيقة ، وهي عملية تسمى العبور. يمكن ملاحظة العبور بصريًا بعد التبادل مثل chiasmata (المفرد = chiasma) (الشكل 11.2).

في بعض الأنواع مثل البشر ، على الرغم من أن الكروموسومات الجنسية X و Y ليست متجانسة (تختلف معظم جيناتها) ، فإن لديها منطقة صغيرة من التماثل تسمح للكروموسومات X و Y بالاقتران خلال المرحلة الأولى. يتطور فقط بين مناطق التنادد.

تقع على فترات على طول مجمع synaptonemal تجمعات بروتينية كبيرة تسمى عقيدات إعادة التركيب. تحدد هذه التجميعات نقاط chiasmata اللاحقة وتتوسط في عملية متعددة الخطوات للتقاطع - أو إعادة التركيب الجيني - بين الكروماتيدات غير الشقيقة. بالقرب من عقدة إعادة التركيب على كل كروماتيد ، يتم شق الحمض النووي المزدوج الشريطة ، وتعديل الأطراف المقطوعة ، ويتم إجراء اتصال جديد بين الكروماتيدات غير الشقيقة. مع تقدم المرحلة الأولى ، يبدأ المركب synaptonemal في الانهيار وتبدأ الكروموسومات في التكاثف. عندما يختفي المركب synaptonemal ، تظل الكروموسومات المتجانسة مرتبطة ببعضها البعض في السنترومير وفي chiasmata. تظل chiasmata حتى الطور الأول. يختلف عدد chiasmata وفقًا للأنواع وطول الكروموسوم. يجب أن يكون هناك تصالب واحد على الأقل لكل كروموسوم للفصل المناسب للكروموسومات المتجانسة أثناء الانقسام الاختزالي الأول ، ولكن قد يكون هناك ما يصل إلى 25. بعد التقاطع ، ينهار المركب المشبكي ويتم أيضًا إزالة اتصال التماسك بين الأزواج المتجانسة. في نهاية الطور الأول ، يتم تثبيت الأزواج معًا فقط عند chiasmata (الشكل 11.3) وتسمى tetrads لأن الكروماتيدات الأربعة الشقيقة لكل زوج من الكروموسومات المتجانسة أصبحت مرئية الآن.

أحداث التقاطع هي المصدر الأول للتنوع الجيني في النوى الناتج عن الانقسام الاختزالي. يؤدي حدث تقاطع فردي بين كروماتيدات غير شقيقة متجانسة إلى تبادل متبادل للحمض النووي المكافئ بين كروموسوم الأم وكروموسوم الأب. الآن ، عندما يتم نقل الكروماتيد الشقيق إلى خلية مشيجية ، فإنه سيحمل بعض الحمض النووي من أحد الوالدين للفرد وبعض الحمض النووي من الوالد الآخر. يحتوي الكروماتيد الشقيق المؤتلف على مجموعة من جينات الأم والأب التي لم تكن موجودة قبل التقاطع. عمليات الانتقال المتعددة في ذراع الكروموسوم لها نفس التأثير ، حيث تتبادل أجزاء من الحمض النووي لتكوين كروموسومات مؤتلفة.

بروميثافيز أنا

الحدث الرئيسي في المرحلة الأولى من الطور الأول هو ربط الأنابيب الدقيقة لألياف المغزل ببروتينات kinetochore في السنتروميرات. بروتينات Kinetochore عبارة عن معقدات متعددة البروتينات تربط مراكز الكروموسوم بالأنابيب الدقيقة للمغزل الانقسامي. تنمو الأنابيب الدقيقة من الجسيمات المركزية الموضوعة في أقطاب متقابلة للخلية. تتحرك الأنابيب الدقيقة باتجاه منتصف الخلية وتلتصق بأحد الكروموسومات المتجانسة المنصهرة. تلتصق الأنابيب الدقيقة في الحركية الحركية لكل كروموسومات. مع ربط كل عضو من الزوج المتماثل بأقطاب متقابلة للخلية ، في المرحلة التالية ، يمكن للأنابيب الدقيقة أن تفصل الزوج المتماثل عن بعضهما البعض. تسمى ألياف المغزل التي تعلق على kinetochore بـ kinetochore microtubule. في نهاية المرحلة الأولى من الطور الأول ، يتم توصيل كل رباعي الأنابيب بأنابيب دقيقة من كلا القطبين ، مع وجود كروموسوم واحد متماثل يواجه كل قطب. لا تزال الكروموسومات المتجانسة متماسكة معًا في chiasmata. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الغشاء النووي قد انهار بالكامل.

الطور الأول

أثناء الطور الأول ، يتم ترتيب الكروموسومات المتجانسة في وسط الخلية مع مواجهة الحركات الحركية للأقطاب المتقابلة. تتجه الأزواج المتماثلة بشكل عشوائي عند خط الاستواء. على سبيل المثال ، إذا تم تسمية العضوين المتماثلين للكروموسوم 1 a و b ، فيمكن أن يصطف الكروموسومات a-b أو b-a. هذا مهم في تحديد الجينات التي تحملها الأمشاج ، حيث سيتلقى كل منها واحدًا فقط من الكروموسومين المتماثلين. تذكر أن الكروموسومات المتجانسة ليست متطابقة. تحتوي على اختلافات طفيفة في معلوماتها الجينية ، مما يجعل كل مشيج لها تركيبة جينية فريدة.

هذه العشوائية هي الأساس المادي لخلق الشكل الثاني من الاختلاف الجيني في النسل. ضع في اعتبارك أن الكروموسومات المتماثلة لكائن يتكاثر جنسيًا موروثة في الأصل كمجموعتين منفصلتين ، واحدة من كل والد. باستخدام البشر كمثال ، توجد مجموعة واحدة من 23 كروموسومًا في البويضة التي تبرعت بها الأم. يوفر الأب المجموعة الأخرى المكونة من 23 كروموسومًا في الحيوانات المنوية التي تخصب البويضة. كل خلية من ذرية متعددة الخلايا لها نسخ من مجموعتين أصليتين من الكروموسومات المتجانسة. في الطور الأول من الانقسام الاختزالي ، تشكل الكروموسومات المتجانسة الرباعي. في الطور الأول ، تصطف هذه الأزواج عند نقطة المنتصف بين قطبي الخلية لتشكيل لوحة الطور. نظرًا لوجود فرصة متساوية في أن تصادف ألياف الأنابيب الدقيقة كروموسومًا موروثًا من الأم أو الأب ، فإن ترتيب الرباعي في لوحة الطور يكون عشوائيًا. قد يواجه أي كروموسوم موروث من الأم أيًا من القطبين. قد يواجه أي كروموسوم موروث من الأب أيضًا أيًا من القطبين. اتجاه كل رباعى مستقل عن اتجاه 22 رباعيات أخرى.

هذا الحدث - التشكيلة العشوائية (أو المستقلة) للكروموسومات المتجانسة في لوحة الطور الطوري - هي الآلية الثانية التي تقدم التباين في الأمشاج أو الأبواغ. في كل خلية تخضع للانقسام الاختزالي ، يختلف ترتيب الرباعي. يعتمد عدد الاختلافات على عدد الكروموسومات التي تتكون منها المجموعة. هناك احتمالان للتوجيه على لوحة الطور ، وبالتالي فإن العدد المحتمل من المحاذاة يساوي 2ن، أين ن هو عدد الكروموسومات لكل مجموعة. يمتلك البشر 23 زوجًا من الكروموسومات ، مما ينتج عنه أكثر من ثمانية ملايين (2 23 ) الأمشاج الممكنة وراثيا. لا يشمل هذا الرقم المتغير الذي تم إنشاؤه مسبقًا في الكروماتيدات الشقيقة عن طريق التقاطع. بالنظر إلى هاتين الآليتين ، فمن غير المرجح أن يكون لأي خليتين أحاديتين الصبغيات ناتجة عن الانقسام الاختزالي نفس التركيب الجيني (الشكل 11.4).

لتلخيص العواقب الوراثية للانقسام الاختزالي الأول ، يتم إعادة اتحاد جينات الأم والأب من خلال أحداث التقاطع التي تحدث بين كل زوج متماثل أثناء الطور الأول. بالإضافة إلى ذلك ، ينتج التنوع العشوائي للرباعي على لوحة الطور مزيجًا فريدًا من كروموسومات الأم والأب التي سوف تشق طريقها إلى الأمشاج.

أنا طور أنا

في الطور الأول ، تقوم الأنابيب الدقيقة بفصل الكروموسومات المرتبطة عن بعضها. تظل الكروماتيدات الشقيقة مرتبطة بإحكام معًا في السنترومير. يتم كسر chiasmata في الطور الأول لأن الأنابيب الدقيقة المتصلة بالحركية المنصهرة تسحب الكروموسومات المتجانسة بعيدًا (الشكل 11.5).

Telophase I و Cytokinesis

في الطور النهائي ، تصل الكروموسومات المنفصلة إلى أقطاب متقابلة. قد يحدث أو لا يحدث ما تبقى من أحداث الطور النهائي النموذجي ، اعتمادًا على الأنواع. في بعض الكائنات الحية ، تتشكل الكروموسومات اللاكثافة والمغلفات النووية حول الكروماتيدات في الطور النهائي الأول. في الكائنات الحية الأخرى ، يحدث التحريك الخلوي - الفصل المادي للمكونات السيتوبلازمية إلى خليتين ابنتيتين - دون إعادة تشكيل النواة. في جميع أنواع الحيوانات تقريبًا وبعض الفطريات ، يفصل التحلل الخلوي محتويات الخلية عبر ثلم الانقسام (انقباض حلقة الأكتين التي تؤدي إلى الانقسام السيتوبلازمي). في النباتات ، تتشكل صفيحة خلوية أثناء التحريك الخلوي الخلوي بواسطة حويصلات جولجي التي تندمج في لوحة الطور. ستؤدي لوحة الخلية هذه في النهاية إلى تكوين جدران خلوية تفصل بين الخليتين الوليدين.

خليتان أحاديتان هما النتيجة النهائية للانقسام الانتصافي الأول. الخلايا أحادية العدد لأنه يوجد في كل قطب واحد فقط من كل زوج من الكروموسومات المتجانسة. لذلك ، توجد مجموعة كاملة واحدة فقط من الكروموسومات. هذا هو السبب في أن الخلايا تعتبر أحادية العدد - لا توجد سوى مجموعة كروموسوم واحدة ، على الرغم من أن كل متماثل لا يزال يتكون من كروماتيدات أختين. تذكر أن الكروماتيدات الشقيقة هي مجرد نسخ مكررة لواحد من اثنين من الكروموسومات المتجانسة (باستثناء التغييرات التي حدثت أثناء العبور). في الانقسام الاختزالي الثاني ، ينفصل هذان الكروماتيدات الشقيقان ، مكونين أربع خلايا ابنة أحادية العدد.

ارتباط بالتعلم

راجع عملية الانقسام الاختزالي ، ولاحظ كيفية محاذاة الكروموسومات وترحيلها ، في Meiosis: An Interactive Animation.

  1. يمكن أن تنشأ الأخطاء فقط أثناء عملية إعادة التركيب مما قد يؤدي إلى عمليات الحذف أو الازدواجية أو النقل التي تسبب مثل هذه التشوهات.
  2. تحدث الانحرافات عندما يفشل زوج من الكروموسومات المتجانسة في الانفصال أثناء الطور الأول أو عندما تفشل الكروماتيدات الشقيقة في الانفصال خلال الطور الثاني ، ترث الخلايا الوليدة أعدادًا غير متساوية من الكروموسومات.
  3. تؤدي الأخطاء أثناء الطور الأول للانقسام الاختزالي فقط إلى مثل هذه الانحرافات التي تؤدي إلى أعداد غير متساوية من الكروموسومات.
  4. تؤدي الأخطاء أثناء الانقسام الاختزالي إلى اختلافات في تسلسل الحمض النووي ، والتي تعتمد بشكل خاص على حجم المتغير فقط.

الانقسام الاختزالي الثاني

في بعض الأنواع ، تدخل الخلايا في الطور البيني القصير ، أو الحركية الداخلية ، قبل الدخول إلى الانقسام الاختزالي الثاني. يفتقر Interkinesis إلى طور S ، لذلك لا تتكرر الكروموسومات. يتم إنتاج الخليتين في الانقسام الاختزالي الأول من خلال أحداث الانقسام الاختزالي الثاني بالتزامن. خلال الانقسام الاختزالي الثاني ، تنفصل الكروماتيدات الشقيقة داخل خليتين ابنتيتين ، وتشكل أربعة أمشاج أحادية الصيغة الصبغية. تشبه آليات الانقسام الاختزالي II الانقسام الفتيلي ، باستثناء أن كل خلية مقسمة تحتوي على مجموعة واحدة فقط من الكروموسومات المتجانسة. لذلك ، تحتوي كل خلية على نصف عدد الكروماتيدات الشقيقة لفصلها كخلية ثنائية الصبغيات تمر بالانقسام الفتيلي.

الطور الثاني

إذا تم تفكيك الكروموسومات في الطور الأول ، فإنها تتكثف مرة أخرى. إذا تم تشكيل المظاريف النووية ، فإنها تتفتت إلى حويصلات. تتحرك الجسيمات المركزية التي تضاعفت أثناء الحركة الحركية بعيدًا عن بعضها البعض باتجاه أقطاب متقابلة ، وتتشكل مغازل جديدة.

بروميثافيز II

يتم تكسير المظاريف النووية تمامًا ، وتشكيل المغزل بالكامل. يشكل كل كروماتيد أخت حويصلة حركية فردية مرتبطة بالأنابيب الدقيقة من أقطاب متقابلة.

الطور الثاني

يتم تكثيف الكروماتيدات الشقيقة إلى أقصى حد ومحاذاة عند خط الاستواء للخلية.

طور الثاني

يتم تفكيك الكروماتيدات الشقيقة عن طريق الأنابيب الدقيقة الحركية وتتحرك نحو القطبين المعاكسين. الأنابيب الدقيقة غير الحركية تطيل الخلية.

Telophase II و Cytokinesis

تصل الكروموسومات إلى أقطاب متقابلة وتبدأ في التكاثف. تتشكل المظاريف النووية حول الكروموسومات. يفصل التحلل الخلوي الخليتين إلى أربع خلايا أحادية الصيغة الصبغية الفريدة. في هذه المرحلة ، تكون كلتا النوى المشكَّلة حديثًا أحادية العدد. تكون الخلايا المنتجة فريدة وراثيًا بسبب التشكيلة العشوائية لمتجانسات الأب والأم وبسبب إعادة اتحاد مقاطع الكروموسومات الخاصة بالأم والأب (مع مجموعات الجينات الخاصة بهم) التي تحدث أثناء التقاطع. تم توضيح عملية الانقسام الاختزالي بأكملها في الشكل 11.6.

مقارنة الانقسام الاختزالي والانقسام

الانقسام المتساوي والانقسام الاختزالي كلاهما شكل من أشكال انقسام النواة في الخلايا حقيقية النواة. تشترك في بعض أوجه التشابه ، ولكنها تظهر أيضًا اختلافات واضحة تؤدي إلى نتائج مختلفة جدًا (الشكل 11.7). الانقسام الخيطي هو انقسام نووي واحد ينتج عنه نواتان يتم تقسيمهما عادة إلى خليتين جديدتين. النوى الناتجة عن الانقسام الانقسامي متطابقة وراثيا مع النواة الأصلية. لديهم نفس عدد مجموعات الكروموسومات ، مجموعة واحدة في حالة الخلايا أحادية الصيغة الصبغية ومجموعتين في حالة الخلايا ثنائية الصبغيات. في معظم النباتات وجميع أنواع الحيوانات ، عادةً ما تكون الخلايا ثنائية الصبغيات هي التي تخضع للانقسام الفتيلي لتشكيل خلايا ثنائية الصبغيات جديدة. في المقابل ، يتكون الانقسام الاختزالي من قسمين نوويين ينتج عنه أربع نوى يتم تقسيمها عادة إلى أربع خلايا جديدة. النوى الناتجة عن الانقسام الاختزالي ليست متطابقة وراثيا وتحتوي على مجموعة كروموسوم واحدة فقط. هذا هو نصف عدد مجموعات الكروموسوم في الخلية الأصلية ، وهي ثنائية الصبغيات.

تحدث الاختلافات الرئيسية بين الانقسام والانقسام الاختزالي في الانقسام الاختزالي الأول ، وهو تقسيم نووي مختلف تمامًا عن الانقسام. في الانقسام الاختزالي الأول ، تصبح أزواج الكروموسوم المتجانسة مرتبطة ببعضها البعض ، وترتبط مع مجمع سينابتونيمال ، وتطور chiasmata وتخضع للتقاطع بين الكروماتيدات الشقيقة ، وتصطف على طول اللوحة الطورية في رباعي الطور مع ألياف حركية من أقطاب مغزل معاكسة متصلة بكل منها kinetochore من homolog في رباعي. كل هذه الأحداث تحدث فقط في الانقسام الاختزالي الأول.

عندما يتحلل chiasmata وينقسم الرباعي مع انتقال المتماثلات إلى قطب واحد أو آخر ، يتم تقليل مستوى ploidy - عدد مجموعات الكروموسومات في كل نواة مستقبلية - من اثنين إلى واحد. لهذا السبب ، يشار إلى الانقسام الاختزالي الأول على أنه قسم الاختزال. لا يوجد مثل هذا الانخفاض في مستوى ploidy أثناء الانقسام.

يعتبر الانقسام الاختزالي الثاني أكثر تشابهًا مع الانقسام الانقسامي. في هذه الحالة ، تصطف الكروموسومات المضاعفة (مجموعة واحدة فقط منها) على لوحة الطور مع حركات مقسمة متصلة بألياف kinetochore من أقطاب متقابلة. أثناء الطور الثاني ، كما هو الحال في الطور الانقسامي ، تنقسم الحركية ويتم سحب الكروماتيد الشقيق - يشار إليه الآن بالكروموسوم - إلى قطب واحد بينما يتم سحب الكروماتيد الشقيق الآخر إلى القطب الآخر. إذا لم يكن هناك تقاطع ، فسيكون المنتجان من كل قسم من أقسام الانقسام الاختزالي الثاني متطابقين (كما هو الحال في الانقسام الفتيلي). بدلاً من ذلك ، فهي مختلفة لأنه كان هناك دائمًا تقاطع واحد على الأقل لكل كروموسوم. الانقسام الاختزالي الثاني ليس تقسيم اختزال لأنه على الرغم من وجود عدد أقل من نسخ الجينوم في الخلايا الناتجة ، لا تزال هناك مجموعة واحدة من الكروموسومات ، كما كان في نهاية الانقسام الاختزالي الأول.

اتصال التطور

سر تطور الانقسام الاختزالي

بعض خصائص الكائنات الحية واسعة الانتشار وأساسية بحيث يصعب أحيانًا تذكر أنها تطورت مثل غيرها من السمات الأبسط. الانقسام الاختزالي عبارة عن سلسلة معقدة بشكل غير عادي من الأحداث الخلوية التي واجه علماء الأحياء صعوبة في وضع افتراضات واختبار كيفية تطورها. على الرغم من أن الانقسام الاختزالي متشابك بشكل لا ينفصم مع التكاثر الجنسي ومزاياه وعيوبه ، فمن المهم فصل أسئلة تطور الانقسام الاختزالي وتطور الجنس ، لأن الانقسام الاختزالي المبكر قد يكون مفيدًا لأسباب مختلفة عما هو عليه الآن. يعد التفكير خارج الصندوق وتخيل الفوائد المبكرة من الانقسام الاختزالي أحد الأساليب للكشف عن كيفية تطوره.

يشترك الانقسام الاختزالي والانقسام في العمليات الخلوية الواضحة ومن المنطقي أن يكون الانقسام الاختزالي قد تطور من الانقسام الفتيلي. تكمن الصعوبة في الاختلافات الواضحة بين الانقسام الاختزالي الأول والانقسام. لخص آدم ويلكنز وروبن هوليداي 1 الأحداث الفريدة التي يجب أن تحدث لتطور الانقسام الاختزالي من الانقسام. هذه الخطوات هي الاقتران الكروموسوم المتماثل ، والتبادلات المتقاطعة ، والكروماتيدات الشقيقة المتبقية أثناء الطور ، وقمع تكرار الحمض النووي في الطور البيني. يجادلون بأن الخطوة الأولى هي الأصعب والأكثر أهمية ، وأن فهم كيفية تطورها سيجعل عملية التطور أكثر وضوحًا. يقترحون تجارب جينية قد تلقي الضوء على تطور المشابك.

هناك طرق أخرى لفهم تطور الانقسام الاختزالي قيد التقدم. توجد أشكال مختلفة من الانقسام الاختزالي في الطلائعيات وحيدة الخلية. يبدو أن بعضها أشكال أبسط أو أكثر "بدائية" للانقسام الاختزالي. قد تلقي مقارنة الانقسامات الانتصافية لمختلف الطلائعيات الضوء على تطور الانقسام الاختزالي. قارنت ماريلي راميش وزملاؤها 2 الجينات المشاركة في الانقسام الاختزالي في الطلائعيات لفهم متى وأين تطور الانقسام الاختزالي. على الرغم من أن البحث لا يزال مستمراً ، إلا أن الدراسات الحديثة حول الانقسام الاختزالي في الطلائعيات تشير إلى أن بعض جوانب الانقسام الاختزالي ربما تكون قد تطورت في وقت متأخر عن غيرها. يمكن أن يخبرنا هذا النوع من المقارنة الجينية ما هي جوانب الانقسام الاختزالي الأقدم وما هي العمليات الخلوية التي ربما اقترضوا منها في الخلايا السابقة.


اتصال التطور

سر تطور الانقسام الاختزاليبعض خصائص الكائنات الحية واسعة الانتشار وأساسية بحيث يصعب أحيانًا تذكر أنها تطورت مثل غيرها من السمات الأبسط. الانقسام الاختزالي عبارة عن سلسلة معقدة بشكل غير عادي من الأحداث الخلوية التي واجه علماء الأحياء صعوبة في وضع افتراضات واختبار كيفية تطورها. على الرغم من أن الانقسام الاختزالي متشابك بشكل لا ينفصم مع التكاثر الجنسي ومزاياه وعيوبه ، فمن المهم فصل أسئلة تطور الانقسام الاختزالي وتطور الجنس ، لأن الانقسام الاختزالي المبكر قد يكون مفيدًا لأسباب مختلفة عما هو عليه الآن. يعد التفكير خارج الصندوق وتخيل الفوائد المبكرة من الانقسام الاختزالي أحد الأساليب للكشف عن كيفية تطوره.

يشترك الانقسام الاختزالي والانقسام في العمليات الخلوية الواضحة ومن المنطقي أن يكون الانقسام الاختزالي قد تطور من الانقسام الفتيلي. تكمن الصعوبة في الاختلافات الواضحة بين الانقسام الاختزالي الأول والانقسام. آدم ويلكينز وروبن هوليداي

آدم س. ويلكينز وروبن هوليداي ، "تطور الانقسام الاختزالي من الانقسام المتساوي ،" علم الوراثة 181 (2009): 3–12.

تلخيص الأحداث الفريدة التي يجب أن تحدث لتطور الانقسام الاختزالي من الانقسام. هذه الخطوات هي الاقتران الكروموسوم المتماثل ، والتبادلات المتقاطعة ، والكروماتيدات الشقيقة المتبقية أثناء الطور ، وقمع تكرار الحمض النووي في الطور البيني. يجادلون بأن الخطوة الأولى هي الأصعب والأكثر أهمية ، وأن فهم كيفية تطورها سيجعل عملية التطور أكثر وضوحًا. يقترحون تجارب جينية قد تلقي الضوء على تطور المشابك.

هناك طرق أخرى لفهم تطور الانقسام الاختزالي قيد التقدم. توجد أشكال مختلفة من الانقسام الاختزالي في الطلائعيات وحيدة الخلية. يبدو أن بعضها أشكال أبسط أو أكثر "بدائية" للانقسام الاختزالي. قد تلقي مقارنة الانقسامات الانتصافية لمختلف الطلائعيات الضوء على تطور الانقسام الاختزالي. ماريلي راميش وزملائها

ماريلي أ.راميش ، وشهر بانو مالك ، وجون إم. الجيارديا وأصل حقيقيات النوى المبكر للانقسام الاختزالي ، " علم الأحياء الحالي 15 (2005):185–91.

مقارنة الجينات المشاركة في الانقسام الاختزالي في الطلائعيات لفهم متى وأين قد يكون تطور الانقسام الاختزالي. على الرغم من أن البحث لا يزال مستمراً ، إلا أن الدراسات الحديثة حول الانقسام الاختزالي في الطلائعيات تشير إلى أن بعض جوانب الانقسام الاختزالي ربما تكون قد تطورت في وقت متأخر عن غيرها. يمكن أن يخبرنا هذا النوع من المقارنة الجينية ما هي جوانب الانقسام الاختزالي الأقدم وما هي العمليات الخلوية التي ربما اقترضوا منها في الخلايا السابقة.


تناوب الأجيال

نوع دورة الحياة الثالث ، الذي تستخدمه بعض الطحالب وجميع النباتات ، هو مزيج من النهايات السائدة أحادية الصبغية والمزدوجة الصبغية. تحتوي الأنواع التي تتناوب الأجيال على كائنات متعددة الخلايا أحادية الصيغة الصبغية وثنائية الصبغيات كجزء من دورة حياتها. تسمى النباتات متعددة الخلايا أحادية العدد مشيجية، لأنها تنتج الأمشاج من خلايا متخصصة. لا يشارك الانقسام الاختزالي بشكل مباشر في إنتاج الأمشاج في هذه الحالة ، لأن الكائن الحي الذي ينتج الأمشاج هو بالفعل أحادي العدد. يشكل الإخصاب بين الأمشاج زيجوت ثنائي الصبغة. ستخضع البيضة الملقحة لعدة جولات من الانقسام وتؤدي إلى ظهور نبات متعدد الخلايا ثنائي الصبغة يسمى الطور البوغي. ستخضع الخلايا المتخصصة للنبات البوغي للانقسام الاختزالي وتنتج جراثيم أحادية العدد. سوف تتطور الجراثيم لاحقًا إلى المشيجات (الشكل).

تمتلك النباتات دورة حياة تتناوب بين كائن أحادي الخلية متعدد الخلايا وكائن ثنائي الصبغيات متعدد الخلايا. في بعض النباتات ، مثل السرخس ، تكون كل من مراحل النبات أحادية الصيغة الصبغية ومضاعفة الصيغة الصبغية تعيش بحرية. يسمى النبات ثنائي الصيغة الصبغية بالنبات البوغي لأنه ينتج جراثيم أحادية العدد عن طريق الانقسام الاختزالي. تتطور الأبواغ إلى نباتات أحادية العدد متعددة الخلايا تسمى gametophytes لأنها تنتج الأمشاج. سوف تندمج الأمشاج الخاصة بشخصين لتشكيل زيجوت ثنائي الصبغة يصبح البوغ. (الائتمان "السرخس": تعديل العمل بواسطة Cory Zanker Credit "sporangia": تعديل العمل بواسطة "Obsidian Soul" / رصيد ويكيميديا ​​كومنز "gametophyte and sporophyte": تعديل العمل بواسطة "Vlmastra" / ويكيميديا ​​كومنز)

على الرغم من أن جميع النباتات تستخدم نسخة معينة من تناوب الأجيال ، إلا أن الحجم النسبي للنبات البوغي والطور المشيجي والعلاقة بينهما تختلف اختلافًا كبيرًا. في نباتات مثل الطحلب ، يكون الكائن الحي المشيجي هو النبات الذي يعيش بحرية ، ويعتمد الطور البوغي ماديًا على الطور المشيجي. في نباتات أخرى ، مثل السرخس ، كل من النباتات المشيمية والنبات البوغي تعيش بحرية ، ومع ذلك ، فإن الطور البوغي أكبر بكثير. في نباتات البذور ، مثل أشجار الماغنوليا والبابونج ، يتكون الطور المشيجي من عدد قليل من الخلايا ، وفي حالة الطور المشيجي الأنثوي ، يتم الاحتفاظ به تمامًا داخل الطور البوغي.

يأخذ التكاثر الجنسي أشكالًا عديدة في الكائنات متعددة الخلايا. ومع ذلك ، في مرحلة ما من كل نوع من أنواع دورة الحياة ، ينتج الانقسام الاختزالي خلايا أحادية الصيغة الصبغية تندمج مع الخلية أحادية الصيغة الصبغية لكائن حي آخر. توجد آليات الاختلاف - التقاطع ، والتشكيلة العشوائية للكروموسومات المتجانسة ، والتخصيب العشوائي - في جميع إصدارات التكاثر الجنسي. حقيقة أن كل كائن حي متعدد الخلايا تقريبًا يستخدم التكاثر الجنسي هو دليل قوي على فوائد إنتاج نسل بتركيبات جينية فريدة ، على الرغم من وجود فوائد أخرى محتملة أيضًا.


ملخص القسم

يتطلب التكاثر الجنسي أن تنتج الكائنات ثنائية الصبغيات خلايا أحادية الصيغة الصبغية يمكن أن تندمج أثناء الإخصاب لتكوين نسل ثنائي الصبغة. كما هو الحال مع الانقسام ، يحدث تكرار الحمض النووي قبل الانقسام الاختزالي أثناء المرحلة S من دورة الخلية. الانقسام الاختزالي هو سلسلة من الأحداث التي ترتب وتفصل الكروموسومات والكروماتيدات في خلايا وليدة. خلال الأطوار البينية للانقسام الاختزالي ، يتم تكرار كل كروموسوم. في الانقسام الاختزالي ، هناك جولتان من الانقسام النووي ينتج عنه أربع نوى وعادةً أربع خلايا ابنة ، ولكل منها نصف عدد الكروموسومات كالخلية الأم. الأول يفصل المتجانسات ، والثاني - مثل الانقسام الفتيلي - يفصل الكروماتيدات إلى كروموسومات فردية. أثناء الانقسام الاختزالي ، يتم إدخال التباين في نواة الابنة بسبب التقاطع في الطور الأول والمحاذاة العشوائية للرباعي في الطور الأول. تكون الخلايا التي ينتجها الانقسام الاختزالي فريدة وراثيًا.

يشترك الانقسام الاختزالي والانقسام في أوجه التشابه ، ولكن لهما نتائج مميزة. الانقسامات الانقسامية هي انقسامات نووية مفردة تنتج نوى ابنة متطابقة وراثيا ولها نفس عدد مجموعات الكروموسوم مثل الخلية الأصلية. تشمل الانقسامات الانقسام الاختزالي قسمين نوويين ينتجان أربع نوى ابنة مختلفة وراثيًا وتحتوي على مجموعة كروموسوم واحدة بدلاً من مجموعتي الكروموسومات في الخلية الأم. تحدث الاختلافات الرئيسية بين العمليات في القسم الأول من الانقسام الاختزالي ، حيث يتم إقران الكروموسومات المتجانسة وتبادل أجزاء كروماتيد غير شقيقة. تنفصل الكروموسومات المتجانسة إلى نوى مختلفة أثناء الانقسام الاختزالي الأول ، مما يتسبب في انخفاض مستوى البلاويد في القسم الأول. يشبه التقسيم الثاني للانقسام الاختزالي الانقسام الانقسامي ، فيما عدا أن الخلايا الوليدة لا تحتوي على جينومات متطابقة بسبب التقاطع.


علم الأحياء 171

بنهاية هذا القسم ، ستكون قادرًا على القيام بما يلي:

  • اشرح أن الانقسام الاختزالي والتكاثر الجنسي من السمات المتطورة للغاية
  • تحديد الاختلاف بين النسل كميزة تطورية محتملة للتكاثر الجنسي
  • وصف الأنواع الثلاثة المختلفة لدورة الحياة بين الكائنات متعددة الخلايا التي تتكاثر جنسيًا.

كان التكاثر الجنسي على الأرجح ابتكارًا تطوريًا مبكرًا بعد ظهور الخلايا حقيقية النواة. يبدو أنه كان ناجحًا للغاية لأن معظم حقيقيات النوى قادرة على التكاثر الجنسي ، وفي العديد من الحيوانات ، فهي الطريقة الوحيدة للتكاثر. ومع ذلك ، يدرك العلماء أيضًا بعض العيوب الحقيقية للتكاثر الجنسي. ظاهريًا ، يبدو أن تكوين ذرية هي استنساخ وراثي للوالد هو نظام أفضل. إذا كان الكائن الأصلي يحتل بنجاح موطنًا ، فيجب أن يكون النسل الذي له نفس السمات ناجحًا بالمثل. هناك أيضًا فائدة واضحة للكائن الحي الذي يمكن أن ينتج ذرية كلما كانت الظروف مواتية عن طريق التبرعم اللاجنسي أو التفتت أو عن طريق إنتاج البيض اللاجنسي. لا تتطلب طرق التكاثر هذه كائنًا آخر من الجنس الآخر. في الواقع ، احتفظت بعض الكائنات الحية التي تعيش أسلوب حياة انفرادي بالقدرة على التكاثر اللاجنسي. بالإضافة إلى ذلك ، في السكان اللاجنسيين ، كل فرد قادر على التكاثر. في التجمعات الجنسية ، لا ينتج الذكور النسل بأنفسهم ، لذلك من المفترض أن ينمو عدد السكان اللاجنسيين بسرعة مضاعفة.

ومع ذلك ، فإن الكائنات الحية متعددة الخلايا التي تعتمد حصريًا على التكاثر اللاجنسي نادرة للغاية. لماذا يعتبر الانقسام الاختزالي والاستراتيجيات التناسلية الجنسية أمرًا شائعًا جدًا؟ هذه أسئلة مهمة (ولم تتم الإجابة عليها حتى الآن) في علم الأحياء ، على الرغم من أنها كانت محور الكثير من الأبحاث التي بدأت في النصف الأخير من القرن العشرين. هناك العديد من التفسيرات المحتملة ، أحدها أن التباين الذي يحدثه التكاثر الجنسي بين الأبناء مهم جدًا لبقاء السكان وتكاثرهم. وبالتالي ، في المتوسط ​​، يترك السكان الذين يتكاثرون جنسيًا أحفادًا أكثر من السكان الذين يتكاثرون جنسيًا. المصدر الوحيد للاختلاف في الكائنات اللاجنسية هو الطفرة. الطفرات التي تحدث أثناء تكوين خطوط الخلايا الجرثومية هي أيضًا المصدر النهائي للاختلاف في الكائنات الحية التي تتكاثر جنسيًا. ومع ذلك ، على عكس الطفرة أثناء التكاثر اللاجنسي ، يمكن إعادة خلط الطفرات أثناء التكاثر الجنسي باستمرار من جيل إلى آخر عندما يجمع الآباء المختلفون جينوماتهم الفريدة ويتم خلط الجينات في مجموعات مختلفة عن طريق عمليات الانتقال أثناء المرحلة الأولى والتشكيلة العشوائية في الطور الأول أنا.

فرضية الملكة الحمراء التباين الجيني هو نتيجة التكاثر الجنسي ، ولكن لماذا تعتبر الاختلافات المستمرة ضرورية ، حتى في ظل الظروف البيئية المستقرة على ما يبدو؟ أدخل فرضية الملكة الحمراء ، التي اقترحها لي فان فالين لأول مرة في عام 1973. 1 تم تسمية المفهوم في إشارة إلى سباق الملكة الحمراء & # 8217s في كتاب لويس كارول & # 8217s ، من خلال النظرة الزجاجية.

كل الأنواع تتعايش (تتطور معًا) مع الكائنات الحية الأخرى. على سبيل المثال ، تتطور الحيوانات المفترسة مع فرائسها ، وتتطور الطفيليات مع مضيفيها. تمنح كل ميزة صغيرة يتم اكتسابها من خلال التباين الإيجابي نوعًا ما ميزة تكاثرية على المنافسين القريبين أو الحيوانات المفترسة أو الطفيليات أو حتى الفريسة. ومع ذلك ، فإن بقاء أي نمط وراثي أو نمط ظاهري معين في مجتمع ما يعتمد على اللياقة الإنجابية للأنماط الجينية الأخرى أو الأنماط الظاهرية داخل نوع معين. الطريقة الوحيدة التي تسمح للأنواع المتغيرة بالحفاظ على نصيبها من الموارد هي أيضًا باستمرار في تحسين اللياقه البدنيه (قدرة الأعضاء على إنتاج نسل أكثر قابلية للتكاثر مقارنة بالآخرين داخل النوع). عندما يكتسب أحد الأنواع ميزة ، فإن هذا يزيد من الاختيار على الأنواع الأخرى ، فيجب عليهم أيضًا تطوير ميزة أو سيتم التغلب عليها. لا يوجد نوع واحد يتقدم كثيرًا لأن الاختلاف الجيني بين ذرية التكاثر الجنسي يوفر لجميع الأنواع آلية للتحسين السريع. الأنواع التي لا تستطيع مواكبة انقرضت. كان شعار الملكة الحمراء ، "يتطلب الأمر كل ما يمكنك القيام به للبقاء في نفس المكان." هذا وصف مناسب للتطور المشترك بين الأنواع المتنافسة.

دورات حياة كائنات التكاثر الجنسي

يتناوب الإخصاب والانقسام الاختزالي في دورات الحياة الجنسية. ما يحدث بين هذين الحدثين يعتمد على "إستراتيجية التكاثر" للكائن الحي. تقلل عملية الانقسام الاختزالي عدد الكروموسوم بمقدار النصف. الإخصاب ، وهو انضمام اثنين من الأمشاج الفردية ، يعيد الحالة ثنائية الصيغة الصبغية. تحتوي بعض الكائنات الحية على مرحلة ثنائية الصبغيات متعددة الخلايا تكون أكثر وضوحًا وتنتج فقط خلايا تكاثر أحادية العدد. الحيوانات ، بما في ذلك البشر ، لديها هذا النوع من دورة الحياة. الكائنات الحية الأخرى ، مثل الفطريات ، لها مرحلة أحادية العدد متعددة الخلايا هي الأكثر وضوحًا. تحتوي النباتات وبعض الطحالب على تناوب الأجيال ، حيث يكون لديهم مراحل حياة ثنائية الصبغيات متعددة الخلايا وأحادية الصبغيات تظهر بدرجات مختلفة اعتمادًا على المجموعة.

تستخدم جميع الحيوانات تقريبًا إستراتيجية دورة حياة مهيمنة ثنائية الصبغة تكون فيها الخلايا الفردية الوحيدة التي ينتجها الكائن الحي هي الأمشاج. في وقت مبكر من تطور الجنين ، يتم إنتاج خلايا ثنائية الصبغيات متخصصة ، تسمى الخلايا الجرثومية ، داخل الغدد التناسلية (مثل الخصيتين والمبيضين). الخلايا الجرثومية قادرة على الانقسام لإدامة خط الخلايا الجرثومية والانقسام الاختزالي لإنتاج أمشاج أحادية العدد. بمجرد تكوين الأمشاج الفردية ، فإنها تفقد القدرة على الانقسام مرة أخرى. لا توجد مرحلة حياة أحادية العدد متعددة الخلايا. يحدث الإخصاب مع اندماج اثنين من الأمشاج ، عادة من أفراد مختلفين ، واستعادة الحالة ثنائية الصبغة ((الشكل)).


تستخدم معظم الفطريات والطحالب نوعًا من دورة الحياة يكون فيها "جسم" الكائن الحي - الجزء المهم إيكولوجيًا من دورة الحياة - أحادي العدد. تتشكل الخلايا الفردية التي تشكل أنسجة المرحلة متعددة الخلايا المهيمنة عن طريق الانقسام الفتيلي. أثناء التكاثر الجنسي ، تنضم خلايا أحادية الصيغة الصبغية المتخصصة من فردين - يُعرفان بأنواع التزاوج (+) و (-) - لتشكيل زيجوت ثنائي الصبغة. تخضع البيضة الملقحة على الفور للانقسام الاختزالي لتشكيل أربع خلايا أحادية العدد تسمى جراثيم. على الرغم من أن هذه الجراثيم أحادية العدد مثل "الوالدين" ، إلا أنها تحتوي على تركيبة جينية جديدة من والدين. يمكن أن تظل الجراثيم نائمة لفترات زمنية مختلفة. في النهاية ، عندما تكون الظروف مواتية ، تشكل الأبواغ هياكل أحادية العدد متعددة الخلايا من خلال عدة جولات من الانقسام ((الشكل)).


إذا حدثت طفرة بحيث لم يعد الفطر قادرًا على إنتاج نوع تزاوج ناقص ، فهل سيظل قادرًا على التكاثر؟

نوع دورة الحياة الثالث ، الذي تستخدمه بعض الطحالب وجميع النباتات ، هو مزيج من النهايات السائدة أحادية الصبغية والمزدوجة الصبغية. تحتوي الأنواع التي تتناوب الأجيال على كائنات متعددة الخلايا أحادية الصيغة الصبغية وثنائية الصبغيات كجزء من دورة حياتها. تسمى النباتات متعددة الخلايا أحادية الصيغة الصبغية المشيجية ، لأنها تنتج أمشاجًا من خلايا متخصصة. لا يشارك الانقسام الاختزالي بشكل مباشر في إنتاج الأمشاج في هذه الحالة ، لأن الكائن الحي الذي ينتج الأمشاج هو بالفعل أحادي العدد. يشكل الإخصاب بين الأمشاج زيجوت ثنائي الصبغة. ستخضع البيضة الملقحة لعدة جولات من الانقسام وتؤدي إلى ظهور نبات متعدد الخلايا ثنائي الصبغة يسمى الطور البوغي. ستخضع الخلايا المتخصصة للنبات البوغي للانقسام الاختزالي وتنتج جراثيم أحادية العدد. سوف تتطور الجراثيم لاحقًا إلى المشيجات ((الشكل)).


على الرغم من أن جميع النباتات تستخدم نسخة معينة من تناوب الأجيال ، إلا أن الحجم النسبي للنبات البوغي والطور المشيجي والعلاقة بينهما تختلف اختلافًا كبيرًا. في نباتات مثل الطحالب ، يكون الكائن الحي المشيجي هو النبات الذي يعيش بحرية ويعتمد الطور البوغي ماديًا على الطور المشيجي. في نباتات أخرى ، مثل السرخس ، كل من النباتات المشيمية والنبات البوغي تعيش بحرية ، ومع ذلك ، فإن الطور البوغي أكبر بكثير. في نباتات البذور ، مثل أشجار الماغنوليا والبابونج ، يتكون الطور المشيجي من عدد قليل من الخلايا ، وفي حالة الطور المشيجي الأنثوي ، يتم الاحتفاظ به تمامًا داخل الطور البوغي.

يأخذ التكاثر الجنسي أشكالًا عديدة في الكائنات متعددة الخلايا. حقيقة أن كل كائن حي متعدد الخلايا تقريبًا يستخدم التكاثر الجنسي هو دليل قوي على فوائد إنتاج نسل بتركيبات جينية فريدة ، على الرغم من وجود فوائد أخرى محتملة أيضًا.

ملخص القسم

تخضع جميع حقيقيات النوى تقريبًا للتكاثر الجنسي. يوفر التباين الذي تم إدخاله في الخلايا التناسلية عن طريق الانقسام الاختزالي ميزة مهمة جعلت التكاثر الجنسي ناجحًا تطوريًا. يتناوب الانقسام الاختزالي والتخصيب في دورات الحياة الجنسية. تنتج عملية الانقسام الاختزالي خلايا إنجابية فريدة تسمى الأمشاج ، والتي تحتوي على نصف عدد الكروموسومات كالخلية الأم. عندما يندمج اثنان من الأمشاج أحادي الصيغة الصبغية ، فإن هذا يعيد الحالة ثنائية الصيغة الصبغية في البيضة الملقحة الجديدة. وبالتالي ، فإن معظم الكائنات الحية التي تتكاثر جنسيًا تتناوب بين المراحل أحادية الصيغة الصبغية والمزدوجة الصبغية. ومع ذلك ، تختلف طرق إنتاج الخلايا التناسلية والتوقيت بين الانقسام الاختزالي والتخصيب اختلافًا كبيرًا.

اتصالات فنية

(الشكل) إذا حدثت طفرة بحيث لم يعد الفطر قادرًا على إنتاج نوع تزاوج ناقص ، فهل سيظل قادرًا على التكاثر؟


10.14: الانقسام ، والانقسام الاختزالي ، والتكاثر الجنسي - علم الأحياء

كيف يقارن نسل التكاثر اللاجنسي والجنسي بآبائهم؟

ينتج التكاثر اللاجنسي نسلًا مطابقًا للوالدين. ينتج عن التكاثر الجنسي ذرية متنوعة وراثيًا.

ما نوع التكاثر هو الانقسام؟

ما نوع الخلايا التي ينتجها الانقسام الاختزالي؟

ما هو نوع الاستنساخ الموضح في الصورة أدناه؟ كيف علمت بذلك؟

لاجنسي لأنه يوجد والد واحد فقط.

اذكر ميزة التكاثر اللاجنسي

- يمكن إنتاج الكثير من الكائنات الحية

يحاول الطالب تحديد نوع التكاثر الذي يمر به كائن حي معين. لاحظت أن جميع الأبناء متطابقون مع الوالدين. أي نوع من التكاثر هذا؟

التكاثر اللاجنسي لأن النسل متطابق

تحتوي خلية الجزرة على 30 كروموسومًا. بعد الخضوع للانقسام الفتيلي ، كم عدد الكروموسومات الموجودة في خلايا الجزر الجديدة؟

30 لأن الانقسام يؤدي إلى نفس عدد الكروموسومات مثل الوالدين.

ما نوعان من الخلايا ضروريان للتكاثر الجنسي؟

ما هو نوع الاستنساخ الذي يظهر في الصورة؟

التكاثر اللاجنسي لأنه يوجد والد نبات واحد فقط

كيف تختلف مراحل الانقسام الاختزالي عن مراحل الانقسام الفتيلي؟

ما هي الميزة الرئيسية للتكاثر الجنسي مقارنة بالتكاثر اللاجنسي؟

المزيد من التنوع الجيني في النسل

قائمة مراحل الانقسام بالترتيب (تلميح: PMAT)

Prophase ، Metaphase ، Anaphase ، Telophase

الجزرة بها 30 كروموسوم. بعد الخضوع للانقسام الاختزالي ، كم عدد الكروموسومات الموجودة في كل خلية نسل؟

15 ، لأنه في الانقسام الاختزالي ، يكون للنسل نصف عدد الكروموسومات كالوالد

ما نوع التكاثر الموضح في الرسم البياني أدناه؟ كيف علمت بذلك؟

جنسي بسبب وجود خلايا جنسية (بيض)

الكلب لديه 76 كروموسوم. كم عدد الكروموسومات التي تمتلكها الخلايا الوليدة بعد الانقسام الاختزالي؟

لماذا يتمتع نسل التكاثر الجنسي بتنوع وراثي أكبر؟

لأن لديهم معلومات وراثية من اثنين من الأمشاج (الوالدين)

اشرح ما يحدث خلال هذه المرحلة من الانقسام الفتيلي

تصطف الكروموسومات في منتصف الخلية والمغازل متصلة بالوسط. هذه هي الطورية.

ماذا يحدث في المرحلة الأولى من الانقسام الاختزالي الذي لا يحدث في الانقسام الفتيلي؟

العبور ، حيث يتم مشاركة المعلومات الجينية.

ما هي العملية التي تظهر في الصورة أدناه؟

الانقسام الاختزالي لأن النسل لديه نصف عدد الكروموسومات كالوالد.

أعط ثلاث طرق يمكنك من خلالها معرفة ما إذا كان الكائن الحي يتكاثر لاجنسيًا.

- النسل مطابق للأب

- معدل تكاثر سريع

- الشيء الذي يؤثر على الأبوين سيؤثر أيضًا على النسل

التبويض الإذاعي هو المكان الذي تتجمع فيه الأسماك معًا وتطلق الحيوانات المنوية والبيض في الماء للتخصيب. هذا النوع من التكاثر هو شكل من أشكال؟

التكاثر الجنسي لأنه يشمل الخلايا الجنسية (البويضة والحيوانات المنوية)

أخبر الترتيب الصحيح لمراحل الانقسام هذه بناءً على الصور

ب - Prophase ، A - Metaphase ، D - Anaphase ، C - Telophase

اذكر اثنين من عيوب التكاثر الجنسي

ما هي المرحلة التالية في عملية الانقسام هذه؟ ماذا يحدث في تلك المرحلة؟

Telophase. في الطور البعيد ، يتم إصلاح النواة ، وتتلاشى الكروموسومات ، وتبدأ الخلية في الانقسام.

اختر مرحلتين من الانقسام الفتيلي وقم بتسمية ووصف ما يحدث في كل منهما بدقة.


10.14: الانقسام ، والانقسام الاختزالي ، والتكاثر الجنسي - علم الأحياء

يسمح التكاثر الجنسي للمعلومات الجينية للوالدين بإعادة الاتحاد لتشكيل فرد جديد.
تتمثل إحدى الميزات الرائعة ، من وجهة نظر بيولوجيا السكان ، في أن التكاثر الجنسي ينتج قدرًا كبيرًا من الاختلاف الجيني من خلال خلط كل من الطفرات المفيدة والضارة.
يتطلب التكاثر الجنسي مضاعفة الصبغيات (حالة وجود مجموعتين من الكروموسومات) مع مجموعة من الكروموسومات من كل والد مما يسمح بمرونة وراثية أكبر من الصبغيات الفردية.
قد تكون الخلايا ثنائية الصبغة إما متماثلة اللواقح أو متغايرة الزيجوت لأي جين معين.
ومع ذلك ، فإن الأمشاج (الحيوانات المنوية والبويضات) عبارة عن خلايا فردية فردية ينتجها الانقسام الاختزالي.
دورات حياة الكائنات الجنسية لها مراحل ثنائية الصبغية وأحادية الصبغية.
تقضي بعض الفطريات معظم حياتها على أنها أحادية العدد (1 ن) وتصبح ثنائية الصبغة (2 ن) فقط لإنتاج الأمشاج.
يجب أن تخضع الأمشاج أحادية الصيغة الصبغية لشكل متخصص من انقسام الخلية يُعرف باسم الانقسام الاختزالي ، وهي عملية تقسم الخلية ثنائية الصبغة إلى أربع خلايا أحادية الصيغة الصبغية.

الانقسام الاختزالي

يتم إنتاج الحيوانات المنوية والبويضات من خلال عمليتين رئيسيتين 1) الانقسام الاختزالي و 2) تمايز الخلايا المتخصصة.
يختلف تكوين الجاميطات بشكل كبير بين تكوين الحيوانات المنوية وتكوين البويضات.
يحول تكوين الحيوانات المنوية الخلايا المنوية إلى أربعة أذرع منوية.
أثناء تكوين البويضات ، ينتج الانقسام غير المتماثل للخلايا خلية واحدة كبيرة وثلاث خلايا صغيرة تتحلل إلى ثلاثة أجسام قطبية.

ينتج الانقسام الاختزالي تنوعًا جينيًا عن طريق إعادة اتحاد المكمل الجيني للخلية ثنائية الصبغيات لتوليد مشيج أحادي العدد.
هذا التنوع يعتمد على الفصل وتشكيلة من الأليلات.
الأهم من ذلك ، يمكن أن تحمل الكائنات ثنائية الصبغيات أليلات متنحية من الجينات التي يمكن إخفاءها تمامًا بواسطة الأليل الآخر (النوع البري عادةً).
في منتصف القرن التاسع عشر الميلادي ، صاغ جريجور مندل "قوانين الميراث" من تجاربه الشهيرة البازلاء.
يضمن "قانون الفصل" لمندل أن تنفصل أليلات كل جين عن بعضها البعض أثناء تكوين الأمشاج.
يقترح قانون مندل (الأكثر إثارة للجدل) للتشكيلة المستقلة أن أليلات كل جين تنفصل بشكل مستقل عن الجينات الأخرى.

يوفر السلوك الكروموسومي دعمًا قويًا لقوانين الفصل والتشكيلة المستقلة.
بعد كل شيء ، فإن تسلسلات الحمض النووي المعروفة للكروموسومات المتجانسة هي نفسها بشكل أساسي.
استندت نظرية الكروموسومات في الوراثة (ساتون ، أوائل القرن العشرين) إلى خمس نقاط:
1) تحتوي النوى على مجموعتين من الكروموسومات المتجانسة (1 أمومية و 1 أبوية).
2) الكروموسوم يحتفظ بالهوية ومستمر وراثيا خلال دورة الحياة.
3) مجموعتا الكروموسومات المتجانسة متكافئتان وظيفيا.
4) تتشابك الكروموسومات المتجانسة للأم والأب أثناء الانقسام الاختزالي ثم تنتقل إلى أقطاب متقابلة.
5) تفصل الكروموسومات المتجانسة للأم عن الأب بشكل مستقل.

إعادة التركيب الجيني

خمسة أمثلة للتبادل الجيني بين جزيئات الحمض النووي المتماثلة تتضمن إعادة التركيب المتماثل
1) الطور الأول للانقسام الاختزالي (تكوين الأمشاج)
2) العدوى المصاحبة للبكتيريا ذات الصلة بالعاثيات
3) تحول البكتيريا (DNA)
4) نقل البكتيريا (تحويل العاثيات)
5) الاقتران البكتيري

يعتمد إعادة التركيب المتماثل على الكسر المتحكم به وتبادل الحمض النووي الذي تم إثباته من خلال التجارب.
1) أظهرت العدوى المشتركة للبكتيريا مع العاثية المسمى تبادل الحمض النووي (lable).
2) كشف تصنيف الكروموسومات حقيقية النواة أن الكروموسومات ما بعد الانقسام الاختزالي تتكون من خليط من الكروموسومات الأبوية وترتبط جيدًا بمعدلات إعادة التركيب الجيني للجينات المعروفة على الكروموسوم.

نموذج هوليداي للتأليف المتماثلن
يوضح النموذج الحالي لآلية تبادل الحمض النووي بين اثنين من الكروموسومات المتجانسة تحويل الجينات وإعادة التركيب الجيني.
1) يخضع جزيء DNA مزدوج الشريطة لكسر أحادي السلسلة.
2) يغزو الحمض النووي أحادي الجديلة المنطقة التكميلية للمتماثل مزدوج الشريطة.
3) يبدأ إصلاح الحمض النووي (تخليق الحمض النووي) للحمض النووي DNA باستخدام ssDNA الغازي كقالب.
4) ينتج عن الغزو المتبادل تشكيل "تقاطع مزدوج" أو تقاطع هوليداي.
5) هجرة الفروع (حركة الهيكل المتقاطع) هي نتيجة لفك الحمض النووي وإعادة لفه.
6) سيؤدي حل تقاطع Holliday إلى حدث تقاطع أو حدث تحويل جيني (بدون تقاطع).

يتطور المركب synaptonemal فقط عندما ينفذ الحمض النووي أحادي السلسلة بنجاح عملية "البحث عن التماثل" لتسهيل عملية التبادل.

تقنية الحمض النووي المؤتلف (مراجعة)

يتم إنتاج جزيئات الحمض النووي المؤتلف بواسطة.
1) قطع الحمض النووي من مصدرين مختلفين باستخدام نوكليازات مقيدة (إنزيمات تقييدية) ،
2) خلط الشظايا معًا للسماح لأطراف الشظايا بالتفاعل و
3) ربط الأجزاء مع DNA ligase.

عادةً ما يتضمن استنساخ أجزاء معينة من الحمض النووي:
1) إدخال الحمض النووي في ناقل (ناقل مؤتلف)
2) إدخال ناقلات المؤتلف في الخلايا (عادة بكتريا قولونية)
3) تضخيم ناقلات المؤتلف في الخلايا
4) اختيار الخلايا التي تحمل الناقل المؤتلف.
5) تحديد استنساخ المؤتلف الصحيح.

غالبًا ما يتم استخدام نهج "البندقية" لإنتاج الحيوانات المستنسخة.
وهذا يعني أنه بدلاً من البدء بجزء محدد معروف من الحمض النووي ، فإن "كل" الحمض النووي من المصدر (مثل القطع العشوائية نسبيًا يتم استنساخه في ناقل) لينتج عنه مكتبة من الحيوانات المستنسخة.
إذا كان مصدر الحمض النووي هو جينوم الكائن الحي ، فسيتم الإشارة إلى المكتبة على أنها مكتبة جينومية.

لفحص الجينات المعبر عنها لكائن حي ، يمكن "تحويل" الرنا المرسال إلى مكتبة DNA تكميلية (cDNA) من خلال استخدام إنزيم النسخ العكسي للإنزيم.
يتم تصنيع (كدنا) عن طريق صلب الاشعال بولي- تي إلى ذيول بولي- أ من الرنا المرسال المعزول وتوليف ssDNA من قالب مرنا مع ترانسسيبتيز عكسي.
يتم تحلل الحمض النووي الريبي (RNA) ويولد DNA polyermerase الشريط الثاني لتكوين dsDNA.
ثم يتم إدخال (كدنا) في ناقل ونشر على النحو الوارد أعلاه.
مع تحسن التقنيات ، يمكن استنساخ أجزاء أكبر من الحمض النووي كقطعة مستمرة في نواقل متخصصة مثل الكوسميدات والكروموسومات الاصطناعية الخميرة (YACs).

مزايا:
1) تسمح لنا تقنية إعادة التركيب بإنتاج كميات كبيرة من البروتينات المهمة طبيًا بما في ذلك الأنسولين (السكري) وعوامل تخثر الدم (الهيموفيليا) وهرمون النمو (التقزم) ومنشط البلازمينوجين النسيجي (علاج جلطات الدم) ، بالإضافة إلى المزيد.
2) تعتمد الهندسة الوراثية للمحاصيل النباتية على بلازميد Ti لدمج جزء من الحمض النووي محل الاهتمام في الحمض النووي الصبغي للخلية النباتية.
مع التكاثر ، يصبح الحمض النووي T المؤتلف مندمجًا بشكل ثابت في جينوم كل خلية في النبات.
3) لنمذجة الأمراض البشرية ، يتم إنتاج الفئران التي تحتوي على جينات معينة معطلة (الفئران المنكوبة) من خلال إعادة التركيب في الخلايا الجذعية الجنينية متبوعًا بتوليد الفئران المعدلة وراثيًا.
4) العلاج الجيني ، عندما يعالج المريض الذي تسبب في مرضه عن نسخ معيبة من الجين بنسخة وظيفية من ذلك الجين.
إحدى الآليات المستخدمة لتنفيذ العلاج الجيني هي إزالة خلايا معينة من المريض أولاً ، وإدخال الجين في المختبر ثم تعيد الخلايا إلى المريض.
قد يوفر تطبيق علم إعادة التركيب الجيني الأساس للعديد من التطورات المهمة في العلوم.


شاهد الفيديو: الانقسام المنصف - الاختزالي - Meiosis (ديسمبر 2022).