بيت الجمهور 6 الانقسام، مراحل الانقسام. الأهمية البيولوجية للانقسام الفتيلي. الانقسام الميتوزي ومراحله. معنى الانقسام الخيطي

الانقسام، مراحل الانقسام. الأهمية البيولوجية للانقسام الفتيلي. الانقسام الميتوزي ومراحله. معنى الانقسام الخيطي

الأهمية البيولوجيةالانقسام الفتيلي مرتفع جدًا. من الصعب على المبتدئين حتى أن يتخيلوا الدور الذي تلعبه في الحياة عملية انقسام الخلايا البسيطة في الجسم. إن قدرة الخلايا على الانقسام هي وظيفتها الأكثر أهمية والأساسية. بدون ذلك، من المستحيل استمرار الحياة على الأرض، لزيادة أعداد الكائنات وحيدة الخلية، من المستحيل تطوير واستمرار وجود كائن كبير متعدد الخلايا، ومن المستحيل أيضًا تطوير حياة جديدة من بويضة مخصبة.

ستكون الأهمية البيولوجية للانقسام الفتيلي أقل بكثير لو لم تكن جوهر غالبية العمليات البيولوجية التي تحدث على كوكبنا. تحدث هذه العملية على عدة مراحل. كل واحد منهم ينطوي على عدة إجراءات داخل الخلية. والنتيجة هي التضاعف الإجباري للأساس الجيني لخلية واحدة في خليتين عن طريق مضاعفة الحمض النووي، بحيث تعطي الخلية الأم الحياة لخليتين ابنتين.

يمكن أن تنتهي الحياة الكاملة للخلية في الفترة من تكوين الخلية الابنة إلى انقسامها اللاحق إلى قسمين. تسمى هذه الفترة "دورة الخلية" في علم الأحياء.

المرحلة الأولى من الانقسام الفتيلي هي الإعداد الفعلي للفترة التي تقوم فيها الخلايا ذات النوى بإجراء الاستعدادات المباشرة للانقسام تسمى الطور البيني. تحدث فيه كل الأشياء الأكثر أهمية، وهي مضاعفة سلسلة الحمض النووي والهياكل الأخرى، بالإضافة إلى تخليق كميات كبيرة من البروتين. وهكذا تتضاعف كروموسومات الخلية، ويسمى كل نصف من هذا الكروموسوم المزدوج بالكروماتيد.

بعد الطور البيني، تبدأ عملية الانقسام نفسها - الانقسام. ويتم أيضًا على عدة مراحل. ونتيجة لذلك، يتم تمديد جميع الأجزاء المضاعفة بشكل متماثل عبر الخلية، بحيث يبقى نفس العدد من المكونات المشكلة في كل خلية جديدة بعد تكوين القسم المركزي.

والانقسام الاختزالي مشابه، ولكن في الأخير (أثناء الانقسام يوجد قسمان، ونتيجة لذلك، لا يتم الحصول على خليتين، بل أربع خلايا "ابنة". وأيضًا قبل الانقسام الثاني، لا يوجد مضاعفة للكروموسومات، لذا فإنهم يبقى النصف الموجود في الخلايا الابنة.

1. الطور التمهيدي. في هذه المرحلة، تكون المريكزات في الخلية مرئية بوضوح شديد. وهي موجودة فقط في الخلايا الحيوانية والبشرية. النباتات ليس لديها مركزيات.
2. الطور الأولي. في هذه اللحظة، تنتهي الطور الاستوائي وتبدأ الطور الاستوائي.
3. الطورية. في هذه اللحظة، تقع الكروموسومات عند "خط استواء" الخلية.
4. الطور الانفصالي. تنتقل الكروموسومات إلى أقطاب مختلفة.
5. الطور النهائي. تنقسم الخلية "الأم" عن طريق تشكيل قسم مركزي إلى خليتين "ابنتيتين". هذه هي الطريقة التي ينتهي بها انقسام الخلايا أو الانقسام الفتيلي.

إن الأهمية البيولوجية الأكثر أهمية للانقسام الفتيلي هي التقسيم المتطابق تمامًا للكروموسومات المضاعفة إلى جزأين متطابقين ووضعهما في خليتين "بنتتين". أنواع مختلفةتتميز الخلايا وخلايا الكائنات الحية المختلفة بمدة متفاوتة من الانقسام - الانقسام، ولكن في المتوسط يستمر حوالي ساعة ونصف. هناك العديد من العوامل التي تؤثر على هذه العملية الهشة للغاية. أي ظروف بيئية متغيرة، على سبيل المثال، درجة الحرارة المحيطة، ومراحل الضوء، والضغط في البيئة وداخل الجسم والخلية، بالإضافة إلى العديد من العوامل الأخرى، يمكن أن تؤثر بشكل كبير على مدة وجودة عملية انقسام الخلايا. كما أن مدة الانقسام الكامل ومراحله الفردية يمكن أن تعتمد بشكل مباشر على نوع الأنسجة التي يحدث فيها هذا الانقسام.

تصبح الأهمية البيولوجية للانقسام الفتيلي أكثر قيمة مع كل اكتشاف جديد في مجال علم الخلايا، لأنه بدون هذه العملية تكون الحياة على هذا الكوكب مستحيلة.

لا التقسيم المباشرتسمى الخلايا حقيقية النواة - التي تحتوي على نواة - بالانقسام الفتيلي. في هذه المقالة سوف تتعرف على الأهمية البيولوجية للانقسام الفتيلي وتاريخ دراسة هذه العملية.

مراحل الانقسام

التطور الفردي لأي كائن حي مستحيل بدون عملية انقسام الخلايا. ما يميز الانقسام هو أنه أثناء انقسام الخلية الجسدية ثنائية الصيغة الصبغية، يتم تشكيل خليتين ابنتين لهما نفس المعلومات الوراثية ولهما عدد متساو من الكروموسومات. وبعبارة أخرى، يتم الحفاظ على الاستمرارية بين أجيال الخلايا حقيقية النواة.

تتكون العملية برمتها من أربع مراحل:

الطور الأول؛
الطورية؛
الطور الانفصالي؛
الطور النهائي.

أرز. 1. مراحل الانقسام

في بعض المصادر يمكنك العثور على قائمة مفصلة بمراحل الانقسام الفتيلي. على سبيل المثال، يسبق الطور التمهيدي الطور التمهيدي، وهو ما يسمى بالتحضير للقسمة. وأيضا بين الطور التمهيدي والطور الاستوائي تعتبر مرحلة الطور الأولي. ومع ذلك، فإن معظم العلماء يجمعون بين الطور التمهيدي والطور التمهيدي والطور الأولي في مرحلة واحدة - الطور التمهيدي.

تاريخ بحوث العمليات

تم العثور على أول ذكر لعملية انقسام الخلايا في الأدبيات العلمية في عام 1870. لكن هذه الأوصاف كانت غير كاملة، وكانت تتعلق فقط بالتغيرات في سلوك النوى داخل الخلية.

تعود المحاولات الأولى لدراسة هذه العملية إلى العلماء الروس روسوف وتشيستياكوف وكذلك العالم الألماني شنايدر.

أعلى 4 مقالاتالذين يقرؤون جنبا إلى جنب مع هذا

في عام 1879، اقترح العالم الألماني شلايشر تسمية عملية انقسام الخلايا بالحركية النووية. تم تقديم مفهوم "الانقسام الفتيلي" لأول مرة من قبل عالم الأنسجة الألماني دبليو فليمنج في أوائل ثمانينيات القرن التاسع عشر. أصبح هذا المصطلح مقبولًا بشكل عام لتسمية العملية التي تكمل انقسام الكروموسومات بين الخلايا الابنة.

أرز. 2. والتر فليمنج

الأهمية البيولوجية للانقسام الفتيلي

الدور الرئيسي للانقسام هو نسخ الشفرة الوراثية ونقلها إلى الأجيال اللاحقة. بفضل هذه العملية، يتم الحفاظ على عدد ثابت من الكروموسومات في النواة، والتي يتم توزيعها بالتساوي بين الخلايا الابنة. بمساعدة الانقسام الانقسامي، تنمو خلايا الأنسجة النباتية. في الكائنات الحيوانية، يكمن الانقسام في تفتيت البويضة المخصبة ونمو الأنسجة.

وبالإضافة إلى ذلك، فإن المعنى البيولوجي للانقسام هو:

تطور ونمو الكائن الحي;

بفضل هذه العملية، يتطور وينمو كائن متعدد الخلايا من زيجوت وحيد الخلية. الانقسام هو أساس التطور الجنيني.

استبدال الخلايا;

تتطلب بعض مناطق الجسم استبدالًا مستمرًا أثناء الحياة، على سبيل المثال، خلايا الجلد، وظهارة الأمعاء، وخلايا الدم الحمراء.

التجديد والترميم;

من خلال الانقسام الفتيلي، يمكن لبعض الكائنات الحية تجديد نفسها من جزء واحد من الجسم. على سبيل المثال، يمكن لنجم البحر أن يتعافى من أشعة واحدة فقط. يمكن للسحلية أن تنمو ذيلًا جديدًا، ويمكن استعادة جلد الشخص.

أرز. 3. انتعاش نجم البحر

التكاثر اللاجنسي;

هذه العملية تكمن وراء التكاثر الخضري للنباتات. في الحيوانات، تتكاثر الهيدرا من خلال الانقسام الفتيلي. يتشكل فرد جديد عن طريق التبرعم، وهو أمر مستحيل بدون انقسام وزيادة في عدد الخلايا.

ماذا تعلمنا؟

تسمى عملية الانقسام غير المباشر للخلايا حقيقية النواة، والتي يتم خلالها نسخ المعلومات الوراثية وتخزينها، بالانقسام الفتيلي. تتم هذه العملية في 4 مراحل: الطور التمهيدي، الطور الاستوائي، الطور الانفصالي والطور النهائي. وصف العلماء لأول مرة عملية انقسام الخلايا في السبعينيات والثمانينيات من القرن التاسع عشر. تم تقديم مصطلح "الانقسام الفتيلي" من قبل العالم الألماني والتر فليمنج. تتمثل الأهمية البيولوجية للانقسام الفتيلي في ضمان تكوين خلايا ابنة ذات معلومات وراثية متطابقة. يكمن الانقسام غير المباشر في تطور ونمو جميع الكائنات الحية، واستعادة وتجديد أجزاء الجسم، وكذلك التكاثر اللاجنسي.

12التالي ⇒

Amitosis، أو الانقسام المباشر- هذا هو انقسام نواة الطور البيني عن طريق الانقباض دون تكوين مغزل انشطاري. يحدث هذا الانقسام في الكائنات وحيدة الخلية، وكذلك في بعض الخلايا المتخصصة للغاية من النباتات والحيوانات ذات النشاط الفسيولوجي الضعيف أو المتدهور أو المحكوم عليه بالموت أو أثناء العمليات المرضية المختلفة، مثل النمو الخبيث والالتهاب وما إلى ذلك. يمكن ملاحظة التسمم في أنسجة درنة البطاطس النامية والسويداء وجدران مبيض المدقة وحمة أعناق الأوراق. وهذا النوع من الانقسام هو الذي يميز خلايا الكبد، وخلايا الغضاريف، وقرنية العين. في كثير من الأحيان، خلال amitosis، لوحظ الانقسام النووي فقط، في هذه الحالة، قد تظهر الخلايا ثنائية ومتعددة النوى. انقسام الخلايا في بدائيات النوى قريب من الداء. تحتوي الخلية البكتيرية على جزيء DNA واحد فقط، غالبًا ما يكون دائريًا، متصل بغشاء الخلية. قبل انقسام الخلية، يتم نسخ الحمض النووي لإنتاج جزيئين متطابقين من الحمض النووي، يرتبط كل منهما أيضًا بغشاء الخلية. عندما تنقسم الخلية، ينمو غشاء الخلية بين جزيئين من الحمض النووي، بحيث تنتهي كل خلية وليدة بجزيء DNA واحد متطابق. وتسمى هذه العملية بالانشطار الثنائي المباشر.

الانقسام المتساويهو انقسام النواة الذي يؤدي إلى تكوين نواتين ابنتين، تحتوي كل منهما على نفس مجموعة الكروموسومات الموجودة في النواة الأم. عادةً ما يتبع الانقسام النووي انقسام الخلية نفسها، لذلك غالبًا ما يستخدم مصطلح "الانقسام الفتيلي" للإشارة إلى انقسام الخلية بأكملها. ينقسم الانقسام إلى الطور التمهيدي والطور الاستوائي والطور الانفصالي والطور النهائي.

1) في الطور التمهيدييحدث تقصير وسماكة الكروموسومات بسبب تصاعدها. في هذا الوقت، تتكون الكروموسومات المزدوجة من كروماتيدين شقيقتين متصلين ببعضهما البعض. بالتزامن مع تصاعد الكروموسومات، تختفي النواة ويتفتت الغشاء النووي (ينقسم إلى خزانات منفصلة). بعد انهيار الغشاء النووي، تقع الكروموسومات بحرية وعشوائية في السيتوبلازم. في الطور التمهيدي، تتباعد المريكزات (في تلك الخلايا التي تتواجد فيها) نحو أقطاب الخلية. في نهاية الطور الأولي، يبدأ المغزل الانشطاري في التكون، والذي يتكون من الأنابيب الدقيقة عن طريق بلمرة وحدات فرعية من البروتين.

2) في الطوريةاكتمل تكوين المغزل الانشطاري، الذي يتكون من نوعين من الأنابيب الدقيقة: الكروموسومات، التي ترتبط بالنتروميرات في الكروموسومات، والجسيم المركزي (القطبي)، الذي يمتد من قطب إلى قطب الخلية. يرتبط كل كروموسوم مزدوج بالأنابيب الدقيقة للمغزل. يبدو أن الكروموسومات يتم دفعها بواسطة الأنابيب الدقيقة إلى خط استواء الخلية، أي أنها تقع على مسافة متساوية من القطبين. تقع في نفس المستوى وتشكل ما يسمى باللوحة الاستوائية أو الطورية. في الطور الاستوائي، يكون الهيكل المزدوج للكروموسومات مرئيًا بوضوح، ومتصلًا فقط في السنترومير. خلال هذه الفترة يسهل حساب عدد الكروموسومات ودراستها السمات المورفولوجية. في الطور الانفصالي، يتم تمديد الكروموسومات الابنة نحو أعمدة الخلية بمساعدة الأنابيب الدقيقة المغزلية. أثناء الحركة، تنحني الكروموسومات الابنة إلى حد ما مثل دبوس الشعر، وتتجه نهاياتها نحو خط استواء الخلية.

3) في الطور الانفصاليتتباعد الكروماتيدات المتضاعفة في الطور البيني للكروموسومات إلى قطبي الخلية. في هذه اللحظة، تحتوي الخلية على مجموعتين ثنائي الصبغيات من الكروموسومات.

4) في الطور النهائيتحدث عمليات عكس تلك التي لوحظت في الطور التمهيدي: يبدأ إزالة الصبغيات (التفكيك) للكروموسومات، وتنتفخ ويصبح من الصعب رؤيتها تحت المجهر. حول الكروموسومات عند كل قطب، يتكون غلاف نووي من الهياكل الغشائية للسيتوبلازم، وتظهر النوى في النواة. تم تدمير المغزل الانشطاري. في مرحلة الطور النهائي، ينفصل السيتوبلازم ليشكل خليتين. في الخلايا الحيوانية، يبدأ الغشاء البلازمي بالتغلغل في المنطقة التي يقع فيها خط استواء المغزل. نتيجة للغزو، يتم تشكيل ثلم مستمر، يحيط بالخلية على طول خط الاستواء ويقسم خلية واحدة تدريجيا إلى قسمين. في الخلايا النباتية في منطقة خط الاستواء، ينشأ تكوين على شكل برميل - phragmoplast - من بقايا خيوط المغزل. نتيجة للانقسام الفتيلي، تنشأ خليتين ابنتين من خلية واحدة تحتوي على نفس مجموعة الكروموسومات الموجودة في الخلية الأم.

الأهمية البيولوجية للانقسام الفتيلييتكون من حقيقة أنه يضمن انتقال الخصائص والخصائص الوراثية في عدد من أجيال الخلايا أثناء تطور كائن متعدد الخلايا.

12التالي ⇒

معلومات ذات صله:

البحث في الموقع:

دورة الخلية. الانقسام المتساوي

تكوين المعرفة الجديدة. كتلة المحاضرة.

خطة دراسة الموضوع:

1. دورة الخلية. الانقسام المتساوي

2. قصة قصيرةافتتاح الانقسام

3. انقسام الخلايا - الانقسام

4. أنواع الانقسام

5. تنظيم دورة الخلية

واحد من أهم الخصائصالحياة هي التكاثر الذاتي للأنظمة البيولوجية، التي تعتمد على انقسام الخلايا: "ليس فقط ظاهرة الوراثة، ولكن أيضًا استمرارية الحياة" تعتمد على انقسام الخلايا (إي. ويلسون). الطريقة العالمية لتقسيم الخلايا حقيقية النواة هي الانقسام غير المباشر، أو الانقسام الفتيلي (من الكلمة اليونانية القديمة "mitos" - الخيط). تتمثل الأهمية البيولوجية للانقسام الفتيلي في الحفاظ على حجم ونوعية المعلومات الوراثية.

تمت ملاحظة انقسام الخلايا (تجزئة بيض الضفادع) لأول مرة من قبل العلماء الفرنسيين بريفوست ودوماس (1824). تم وصف هذه العملية بمزيد من التفصيل من قبل عالم الأجنة الإيطالي م. روسكوني (1826). عملية الانقسام النووي أثناء سحق البيض قنافذ البحروصفه ك. باير (1845). أول وصف لانقسام الخلايا في الطحالب قدمه ب. دومورتييه (1832). تمت ملاحظة مراحل منفصلة من الانقسام الفتيلي من قبل عالم النبات الألماني دبليو هوفميستر (1849؛ خلايا خيوط السداة من Tradescantia)، وعلماء النبات الروس إي. روسوف (1872؛ الخلايا الأم لجراثيم السرخس، ذيل الحصان، الزنابق) وI.D. تشيستياكوف (1874 ؛ جراثيم ذيل الحصان والطحلب) ، عالم الحيوان الألماني أ. شنايدر (1873 ؛ بيض الديدان المسطحة المسحوقة) ، عالم النبات البولندي إي. ستراسبرجر (1875 ؛ السبيروجيرا ، الطحلب ، البصل).

للإشارة إلى عمليات الحركة عناصرالنواة، اقترح عالم الأنسجة الألماني دبليو شلايشنر مصطلح الحركية (1879)، وقدم عالم الأنسجة الألماني دبليو فليمنج مصطلح الانقسام الفتيلي (1878). في ثمانينيات القرن التاسع عشر. تم وصف الشكل العام للكروموسومات في أعمال هوفميستر، ولكن فقط في عام 1888. قدم عالم الأنسجة الألماني دبليو فالدير مصطلح الكروموسوم. تم إثبات الدور الرائد للكروموسومات في تخزين وتكاثر ونقل المعلومات الوراثية فقط في القرن العشرين.

دورة الخلية

صاغ V. Flemming فكرة الانقسام الفتيلي كعملية دورية، تبلغ ذروتها انقسام كل كروموسوم إلى كروموسومين ابنتين وتوزيعهما بين خليتين حديثتي التكوين. في الكائنات وحيدة الخلية، يتزامن عمر الخلية مع عمر الكائن الحي. في جسم الحيوانات والنباتات متعددة الخلايا، هناك مجموعتان من الخلايا: تنقسم باستمرار (تتكاثر) وتستريح (ثابت). تشكل مجموعة الخلايا المتكاثرة تجمعًا تكاثريًا.

في مجموعات الخلايا المتكاثرة، يُطلق على الفترة الفاصلة بين اكتمال الانقسام الفتيلي في الخلية الأم واكتمال الانقسام الفتيلي في الخلية الوليدة عادةً دورة الخلية. يتم التحكم في دورة الخلية بواسطة جينات معينة. تتضمن دورة الخلية الكاملة الطور البيني والانقسام الفتيلي نفسه. بدوره، يشمل الانقسام الفتيلي نفسه حركة النواة (تقسيم النواة) والحركة الخلوية (تقسيم السيتوبلازم).

الطور البيني.الطور البيني هو الفترة بين انقسام الخلية. في الطور البيني، تكون النواة مدمجة، وليس لها بنية واضحة، وتكون النوى مرئية بوضوح. مجموعة الكروموسومات الطور البيني هي الكروماتين. يتضمن تكوين الكروماتين: الحمض النووي والبروتينات والحمض النووي الريبي (RNA) بنسبة 1: 1.3: 0.2، وكذلك الأيونات غير العضوية. هيكل الكروماتين متغير ويعتمد على حالة الخلية.

الكروموسومات غير مرئية في الطور البيني، لذلك يتم دراستها بالمجهر الإلكتروني والطرق البيوكيميائية. تتضمن الطور البيني ثلاث مراحل: ما قبل التخليق (G1 - "ji-one")، والاصطناعي (S - "es") وما بعد التخليق (G2 - "ji-two"). الرمز G هو اختصار للغة الإنجليزية. فجوة – فاصل زمني؛ الرمز S هو اختصار للغة الإنجليزية. التوليف - التوليف. دعونا ننظر إلى هذه المراحل بمزيد من التفصيل.

مرحلة ما قبل التركيب (G1). في جذر كل كروموسوم يوجد جزيء DNA مزدوج الشريط. يشار إلى كمية الحمض النووي في الخلية في مرحلة ما قبل التخليق بالرمز 2c (من الإنجليزية.

الانقسام الفتيلي وأهميته البيولوجية وعلم الأمراض

المرحلة الاصطناعية (س). يحدث التضاعف الذاتي، أو تكرار الحمض النووي. في هذه الحالة، تتضاعف بعض مناطق الكروموسوم في وقت سابق، والبعض الآخر في وقت لاحق، أي أن تكرار الحمض النووي يستمر بشكل غير متزامن. بالتوازي، يحدث مضاعفة المريكزات (إن وجدت).

مرحلة ما بعد التركيب (G2). اكتمال تكرار الحمض النووي. يحتوي كل كروموسوم على جزيئين DNA مزدوجين، وهما نسخة طبق الأصل من جزيء DNA الأصلي. يشار إلى كمية الحمض النووي في الخلية في مرحلة ما بعد التركيب بالرمز 4c. يتم تصنيع المواد اللازمة لانقسام الخلايا. في نهاية الطور البيني، تتوقف عمليات التوليف.

بحث في المحاضرات

إن ثبات البنية والأداء الصحيح للأعضاء والأنسجة في كائن متعدد الخلايا سيكون مستحيلاً دون الحفاظ على نفس المجموعة من المادة الوراثية في أجيال لا حصر لها من الخلايا. يوفر الانقسام الفتيلي مظاهر مهمة للحياة: التطور الجنيني، والنمو، وترميم الأعضاء والأنسجة بعد التلف، واستبدال الخلايا الميتة والميتة.

أشكال الحياة غير الخلوية - الفيروسات

هيكل الفيروس

الفيروسات المنظمة ببساطة هي بروتينات نووية، أي.

يتألف من حمض نوويوالعديد من البروتينات التي تشكل القشرة - القفيصة. تحتوي الفيروسات المعقدة على غلاف بروتيني إضافي (فيروسات الأنفلونزا والهربس). يمكن للفيروسات أن تدخل الخلية مع الحويصلة المحتبسة أو البلعمية. كقاعدة عامة، يرتبط الفيروس ببروتينات المستقبلات الموجودة على سطح الخلية، وينغمس في السيتوبلازم ويمكن توصيله إلى أي جزء من الخلية.

تضمن آلية المستقبل لاختراق الفيروس في الخلية خصوصية العملية المعدية. يخترق فيروس التهاب الكبد A أو B خلايا الكبد ويتكاثر فيها، وفيروس الأنفلونزا - في الخلايا الظهارية العليا الجهاز التنفسي، يرتبط فيروس الإيدز بكريات الدم البيضاء المسؤولة عن الجهاز المناعي. تبدأ العملية المعدية باختراق الفيروس للخلية وتكاثره. يؤدي تراكم الجزيئات الفيروسية إلى خروجها من الخلية وزيادة العدوى.

أسئلة التحكم

1. ما هي خصائص أنسجة الكائن الحي؟

2. ما هي دورة حياة الخلية؟

3. ما هي الدورة الانقسامية؟ ما هي الفترات التي تتكون منها؟

4. قائمة وتوصيف مراحل الانقسام.

5. ما هو المعنى البيولوجي للانقسام الفتيلي؟

6. وصف أشكال الحياة غير الخلوية.

7. بنية الفيروس ودوره في حياة الإنسان.

القسم 3 التكاثر والنمو الفردي للكائنات الحية

الموضوع 3.1 أشكال تكاثر الكائنات الحية

المصطلح

1. النشوء– التنمية الفرديةالكائنات الحية.

2. الخلايا الجسدية- الخلايا التي يتكون منها الجسم .

3. الأمشاج- خلايا جرثومية متخصصة تنقل المعلومات الوراثية.

4. الجدل- جزء من جزيء DNA مغطى بقشرة كثيفة.

5. التكاثر الخضري- التكاثر بأجزاء النبات .

6. تكوين الأمشاج- تطوير الأمشاج.

7. الزيجوت- بيضة مخصبة.

8. التوالد العذري- تطور البويضة بدون تخصيب.

التكاثر أو التكاثر الذاتي هو خاصية متأصلة في جميع الكائنات الحية - من البكتيريا إلى الثدييات.

وجود أي نوع من الحيوانات والنباتات والبكتيريا والفطريات، يتم الحفاظ على الاستمرارية بين أفراد الوالدين ونسلهم من خلال التكاثر. ترتبط خاصية أخرى للكائنات الحية ارتباطًا وثيقًا بالتكاثر الذاتي - التطور. كما أنه متأصل في كل أشكال الحياة على الأرض: الكائنات أحادية الخلية ومتعددة الخلايا. في أي مستوى من مستويات التنظيم، يتم تمثيل المادة الحية بوحدات هيكلية أولية. بالنسبة للخلية، هذه عضية: يتم الحفاظ على سلامة الخلية من خلال التكاثر المستمر لعضيات جديدة بدلاً من العضيات المفقودة. كل كائن حي يتكون من خلايا.

التكاثر– واحدة من العمليات الأكثر تعقيدا في الحياة. يفضل الانتقاء الطبيعي الحفاظ على أي خصائص وخصائص تزيد من قدرة النسل على البقاء في جميع مراحل حياة الكائن الحي. في الصراع من أجل الوجود، تنتصر الكائنات الحية، والتي بدورها تترك ذرية أكثر، والتي تبقى على قيد الحياة حتى سن البلوغ، وتترك بدورها ذرية. يؤدي هذا الاتجاه في الاختيار إلى حقيقة أن العديد من السمات الهيكلية والسلوكية تعمل على التكاثر الأكثر نجاحًا. هناك العديد من طرق التكاثر المعروفة، ولكن يمكن دمجها جميعًا في مجموعتين كبيرتين: اللاجنسي والجنسي.

التكاثر اللاجنسي

يتميز التكاثر اللاجنسي بحقيقة أن الفرد الجديد يتطور من خلايا غير جنسية (خلايا جسدية). في التكاثر اللاجنسي، يمكن أن ينشأ كائن حي جديد من خلية واحدة أو عدة خلايا للفرد الأصلي غير متخصصة في التكاثر. تتكاثر العديد من الطحالب وحيدة الخلية البسيطة عن طريق الانقسام الانقسامي الطبيعي للخلايا. كائنات أخرى أحادية الخلية: تتميز الفطريات والطحالب السفلية بتكوين الجراثيم. الكائنات متعددة الخلايا قادرة أيضًا على التبويض: غالبًا ما تتشكل جراثيمها في خلايا أو أعضاء خاصة - sporangia. ومن أمثلة الكائنات الحية التي تتكاثر بهذه الطريقة بعض النباتات: الطحالب، الفطريات العليا، السرخس. في الكائنات وحيدة الخلية ومتعددة الخلايا، يعد التبرعم أيضًا وسيلة للتكاثر اللاجنسي. على سبيل المثال، في فطريات الخميرة وبعض الشركات الهدبية، يتكون التبرعم من التكوين الأولي لحديبة صغيرة على الخلية الأم - برعم يحتوي على نواة. وتنمو وتصل إلى حجم قريب من حجم الأم ثم تنفصل. في الكائنات متعددة الخلايا، تتكون الكلى من مجموعة من الخلايا من طبقتين من جدار الجسم. ينمو البرعم ويطول وتظهر في نهايته الأمامية فتحة فم محاطة بمخالب. وينتهي التبرعم بتكوين هيدرا صغيرة يمكن أن تنفصل عن جسد الأم وتبدأ حياة مستقلة. في الحيوانات متعددة الخلايا التكاثر اللاجنسيويتم ذلك أيضًا عن طريق تقسيم الجسم إلى قسمين أو أكثر: الديدان المفلطحة، والحلقيات، وشوكيات الجلد. من هذه الأجزاء يتطور الأفراد الكاملون. ينتشر التكاثر الخضري (بأجزاء الجسم) على نطاق واسع في النباتات: العقل والمحلاق والدرنات. وهكذا، في البطاطس، يتم استخدام الأجزاء المعدلة تحت الأرض من الجذع - الدرنات - للتكاثر. في الياسمين أو الصفصاف، قطع البراعم - قصاصات - تتجذر بسهولة. يتم نشر العنب والكشمش عن طريق العقل. سيقان زاحفة طويلة - تشكل محلاق الفراولة براعم تتجذر وتؤدي إلى ظهور نبات جديد.

انقسام الخلايا: الانقسام، الانقسام. المعنى البيولوجي للانقسام الفتيلي.

يمكن لعدد قليل من النباتات أن تنتشر من قصاصات الأوراق. في الجزء السفلي من الورقة، في الأماكن التي تتفرع فيها الأوردة الكبيرة، تظهر الجذور، في الجزء العلوي - البراعم، ثم يطلق النار.

يعتبر التكاثر اللاجنسي، الذي تطور قبل التكاثر الجنسي، عملية فعالة. بناء عليه في الظروف المواتيةيمكن أن يزيد عدد الأنواع بسرعة، ومع ذلك، مع أي شكل من أشكال التكاثر اللاجنسي، يكون لجميع النسل نمط جيني مطابق لنمط الأم. تذكر أنه في الطور البيني للانقسام الفتيلي، يحدث مضاعفة دقيقة تمامًا للمادة الوراثية للخلية، ونتيجة لذلك، أثناء الانقسام، تتلقى كل خلية من الخلايا الابنة معلومات وراثية مماثلة لتلك الخاصة بالخلية الأم. نظرًا لأن جميع الخلايا الجسدية في الجسم نشأت من خلال الانقسام الفتيلي، ومن بينها يتطور كائن حي جديد، يصبح من الواضح سبب تشابه جميع الأفراد وراثيًا أثناء التكاثر اللاجنسي: فهو لا يصاحبه زيادة في التنوع الجيني. السمات الجديدة التي قد تكون مفيدة عند تغير الظروف البيئية تظهر فقط نتيجة طفرات نادرة نسبيا.

التكاثر الجنسي

يشير التكاثر الجنسي إلى تغير الأجيال وتطور الكائنات الحية على أساس اندماج الخلايا الجرثومية المتخصصة - الأمشاج، التي تتشكل في الغدد التناسلية. يوفر التكاثر الجنسي مزايا تطورية هائلة مقارنة بالتكاثر اللاجنسي. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن النمط الوراثي للنسل يتكون من مزيج من الجينات التي تنتمي إلى كلا الوالدين. ويضمن ظهور مجموعات جينية جديدة تكيفًا أكثر نجاحًا وسرعة للأنواع مع الظروف المعيشية المتغيرة وتطوير مجالات بيئية جديدة. وبالتالي، فإن جوهر التكاثر الجنسي يكمن في الجمع بين المادة الوراثية لسليل المعلومات الوراثية من اثنين مصادر مختلفة– الآباء وفي زيادة التنوع الجيني للذرية. ومع ذلك، فإن هذه العملية لا تكون مصحوبة دائمًا بزيادة في عدد الأفراد. غالبًا ما يحدث أن يتبادل شخصان جزءًا فقط من المعلومات الوراثية. الاتجاه الرئيسي لتطور العملية الجنسية هو الطريق إلى اندماج الخلايا الجرثومية التي تنتمي إلى كائنات ثنائية المسكن. هذا النوع من التكاثر يضمن بشكل أفضل التنوع الجيني للنسل. لدى الحيوانات والنباتات ثنائية الجنس تكيفات تمنع الإخصاب الذاتي. قد يكون هذا هو التزاوج بين أفراد مختلفين. في النباتات، يتم استبعاد الإخصاب الذاتي إذا كانت أحادية الجنس. عندما تكون النباتات ثنائية الجنس، تنضج المدقات والأسدية وقت مختلف، مما يجعل التلقيح المتبادل ممكنًا فقط.

تكوين الأمشاج

الخلايا الجنسية (الأمشاج): الذكر – الحيوانات المنوية والأنثى – تتطور البويضات في الغدد التناسلية. في الحالة الأولى، مسار تطورها هو تكوين الحيوانات المنوية، في الثانية - تكوين البويضات. تحتوي بعض الحيوانات على خصائص كلا الجنسين، ولكن في أغلب الأحيان تكون الحيوانات ثنائية المسكن. يتمتع الفصل بين الجنسين بميزة تطورية واضحة؛ فهو يخلق إمكانية تخصص الوالدين في البنية والسلوك، ويعزز التنمية. أشكال مختلفةرعاية النسل.

في عملية تكوين الخلايا الجرثومية، هناك عدد من المراحل.

المرحلة الأولى– فترة التكاثر التي تنقسم فيها الخلايا الجرثومية الأولية عن طريق الانقسام الفتيلي، ونتيجة لذلك يزداد عددها. يبدأ تكوين الحيوانات المنوية عند سن البلوغ ويستمر طوال فترة الإنجاب. يستمر تكاثر الخلايا الجرثومية الأنثوية في الفقاريات السفلية طوال الحياة. في البشر، تتكاثر هذه الخلايا بكثافة أكبر فقط في فترة ما قبل الولادة. بعد تكوين الغدد التناسلية الأنثوية، تتوقف الخلايا الجرثومية الأولية عن الانقسام، ويموت معظمها، ويبقى الباقي في حالة سبات حتى البلوغ.

المرحلة الثانية- فترة النمو. تنمو الأمشاج غير الناضجة ببطء، وينمو البيض بسرعة. في بعض الحيوانات، ينمو البيض على مدى عدة أيام أو أسابيع، وفي حيوانات أخرى، على مدى أشهر أو سنوات. يحدث نمو البويضة بسبب المواد التي تنتجها الخلايا الأخرى. في الأسماك والبرمائيات والطيور، الجزء الأكبر من البيض هو الصفار. يتم تصنيعه في الكبد وإيصاله إلى البويضة. بالإضافة إلى صفار البيض، يتم تصنيع العديد من البروتينات والحمض النووي الريبي (RNA) من جميع الأنواع: i-RNA، t-RNA، r-RNA.

المرحلة الثالثة– فترة النضج أو الانقسام الاختزالي. تحتوي على الخلايا التي تدخل فترة الانقسام الاختزالي مجموعة ثنائية الصبغيةالكروموسومات وتضاعف بالفعل كمية الحمض النووي. أثناء عملية التكاثر الجنسي، تحتفظ الكائنات الحية من أي نوع بعددها المميز من الكروموسومات من جيل إلى جيل. ويتحقق ذلك من خلال حقيقة أنه قبل اندماج الخلايا الجرثومية - الإخصاب في عملية النضج، يتناقص (يقلل) عدد الكروموسومات فيها، أي. من مجموعة ثنائية الصيغة الصبغية يتم تشكيل مجموعة أحادية الصيغة الصبغية. جوهر الانقسام الاختزالي هو أن كل خلية جنسية تتلقى مجموعة أحادية الصيغة الصبغية من الكروموسومات. أثناء الانقسام الاختزالي، يتم إنشاء مجموعات جديدة من الجينات من خلال الجمع بين كروموسومات الأم والأب المختلفة.

أسئلة التحكم

1. التكاثر جوهره ومعناه.

2. طرق التكاثر.

3. التكاثر اللاجنسي جوهره وأهميته.

4. التكاثر الخضري.

5. التكاثر الجنسي، جوهره وميزته على التكاثر اللاجنسي.

6. تكوين الأمشاج ومراحله.

7. الانقسام الاختزالي وجوهره وأهميته.

8. تسمية الخلايا القادرة على التكاثر بالفطار والانقسام الاختزالي.

©2015-2018 poisk-ru.ru
جميع الحقوق تنتمي إلى مؤلفيها. لا يدعي هذا الموقع حقوق التأليف، ولكنه يوفر الاستخدام المجاني.
انتهاك حقوق الطبع والنشر وانتهاك البيانات الشخصية

العنصر الأكثر أهمية في دورة الخلية هو الدورة الانقسامية (التكاثرية). وهو عبارة عن مجموعة معقدة من الظواهر المترابطة والمنسقة أثناء انقسام الخلايا، وكذلك قبله وبعده. الدورة الانقسامية هي مجموعة من العمليات التي تحدث في الخلية من انقسام إلى آخر وتنتهي بتكوين خليتين من الجيل التالي. بالإضافة إلى ذلك، يشمل مفهوم دورة الحياة أيضًا الفترة التي تؤدي فيها الخلية وظائفها وفترات الراحة. في هذا الوقت، يكون مصير الخلية الإضافي غير مؤكد: قد تبدأ الخلية في الانقسام (تدخل الانقسام الفتيلي) أو تبدأ في الاستعداد لأداء وظائف محددة.

المراحل الرئيسية للانقسام الفتيلي.

1. التضاعف (التضاعف الذاتي) للمعلومات الوراثية للخلية الأم وتوزيعها بشكل موحد بين الخلايا الوليدة. ويصاحب ذلك تغيرات في بنية وشكل الكروموسومات، حيث يتركز أكثر من 90٪ من معلومات الخلية حقيقية النواة.

2. تتكون الدورة الانقسامية من أربع فترات متتالية: ما قبل التخليق (أو ما بعد الانقسام) G1، الاصطناعية S، ما بعد التخليق (أو ما قبل الانقسام) G2 والانقسام الفتيلي نفسه. وهي تشكل الطور البيني التحفيزي (الفترة التحضيرية).

مراحل دورة الخلية:

1) ما قبل الاصطناعية (G1) (2n2c، حيث n هو عدد الكروموسومات، c هو عدد الجزيئات). يحدث مباشرة بعد انقسام الخلايا. تخليق الحمض النووي لم يحدث بعد. تنمو الخلية بنشاط في الحجم، وتخزن المواد اللازمة للانقسام: البروتينات (الهيستونات، البروتينات الهيكلية، الإنزيمات)، RNA، جزيئات ATP. يحدث تقسيم الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء (أي الهياكل القادرة على التكاثر الذاتي). تتم استعادة السمات التنظيمية لخلية الطور البيني بعد التقسيم السابق؛

2) الاصطناعية (S) (2n4c). يتم تكرار المادة الوراثية من خلال تكرار الحمض النووي. ويحدث بطريقة شبه محافظة، عندما يتباعد الحلزون المزدوج لجزيء الحمض النووي إلى سلسلتين ويتم تصنيع سلسلة تكميلية في كل منهما.

والنتيجة هي حلزونان مزدوجان متطابقان للحمض النووي، يتكون كل منهما من شريط DNA جديد وآخر قديم. تتضاعف كمية المادة الوراثية. وبالإضافة إلى ذلك، يستمر تخليق الحمض النووي الريبي (RNA) والبروتينات. أيضًا، يخضع جزء صغير من الحمض النووي للميتوكوندريا للتكاثر (يتم تكرار الجزء الرئيسي منه في فترة G2)؛

3) مرحلة ما بعد الاصطناعية (G2) (2n4c). لم يعد يتم تصنيع الحمض النووي، ولكن يتم تصحيح (إصلاح) العيوب التي حدثت أثناء تخليقه في فترة S. تتراكم أيضًا الطاقة والمواد المغذية، ويستمر تخليق الحمض النووي الريبوزي (RNA) والبروتينات (النووية بشكل أساسي).

مراحل الانقسام.

تنقسم عملية الانقسام الفتيلي عادةً إلى أربع مراحل رئيسية: الطور التمهيدي، والطور الاستوائي، والطور الانفصالي، والطور النهائي (الشكل 1-3). نظرًا لأنه مستمر، يتم تغيير المراحل بسلاسة - حيث يمر أحدهما بشكل غير محسوس إلى الآخر.

في الطور التمهيدييزداد حجم النواة، وبسبب تصاعد الكروماتين، تتشكل الكروموسومات. وبنهاية الطور التمهيدي يتضح أن كل كروموسوم يتكون من كروماتيدين. تذوب النوية والغشاء النووي تدريجياً، وتظهر الكروموسومات بشكل عشوائي في سيتوبلازم الخلية. تتباعد المريكزات باتجاه أقطاب الخلية. ويتكون مغزل انشطاري أكروماتيني، ينتقل بعض خيوطه من قطب إلى قطب، وبعضها يرتبط بالنتروميرات من الكروموسومات. يبقى محتوى المادة الوراثية في الخلية دون تغيير (2n4c).

أرز. 1.

أرز. 2.مخطط الانقسام الفتيلي في خلايا جذر البصل: 1- الطور البيني؛ 2.3 - الطور. 4 - الطورية. 5.6 - الطور الانفصالي؛ 7.8 - الطور النهائي. 9- تكوين خليتين

أرز. 3.الانقسام الفتيلي في خلايا طرف جذر البصل: أ- الطور البيني؛ ب- الطور الأول؛ الخامس- الطورية؛ ز- الطور الانفصالي؛ ل, ه- الطور النهائي المبكر والمتأخر

في الطوريةتصل الكروموسومات إلى الحد الأقصى من التصاعد الحلزوني، ويتم ترتيبها بشكل منظم عند خط استواء الخلية، لذلك يتم عدها ودراستها خلال هذه الفترة. محتوى المادة الوراثية لا يتغير (2n4c).

في الطور الانفصالي"ينقسم" كل كروموسوم إلى اثنين من الكروماتيدات، والتي تسمى من الآن فصاعدا بالكروموسومات الابنة. تنقبض خيوط المغزل المرتبطة بالسينتروميرات وتسحب الكروماتيدات (الكروموسومات الابنة) نحو القطبين المتقابلين للخلية. يتم تمثيل محتوى المادة الوراثية في الخلية عند كل قطب بمجموعة ثنائية الصبغيات من الكروموسومات، ولكن يحتوي كل كروموسوم على كروماتيد واحد (4n4c).

في الطور النهائيالكروموسومات الموجودة في القطبين يائسة وتصبح ضعيفة الرؤية. حول الكروموسومات عند كل قطب، يتكون غشاء نووي من الهياكل الغشائية للسيتوبلازم، وتتشكل النوى في النواة. تم تدمير المغزل الانشطاري. وفي الوقت نفسه، ينقسم السيتوبلازم. تحتوي الخلايا الوليدة على مجموعة ثنائية الصبغيات من الكروموسومات، يتكون كل منها من كروماتيد واحد (2n2c).

أشكال غير نمطية من الانقسام

تشمل الأشكال غير النمطية للانقسام الفتيلي: التسمم، التهاب بطانة الرحم، وكثرة العقد.

1. الأميتوسيس هو التقسيم المباشر للنواة. في الوقت نفسه، يتم الحفاظ على مورفولوجية النواة، وتكون النواة والغشاء النووي مرئية. الكروموسومات غير مرئية وغير موزعة بالتساوي. تنقسم النواة إلى جزأين متساويين نسبيًا دون تكوين جهاز انقسامي (نظام من الأنابيب الدقيقة، والمركزات، والكروموسومات المنظمة). وإذا انتهى الانقسام تظهر خلية ثنائية النواة. ولكن في بعض الأحيان يتم ربط السيتوبلازم أيضًا.

يوجد هذا النوع من الانقسام في بعض الأنسجة المتمايزة (في خلايا العضلات الهيكلية والجلد والنسيج الضام)، وكذلك في الأنسجة المتغيرة بشكل مرضي. لا يحدث التسمم مطلقًا في الخلايا التي تحتاج إلى الحفاظ على المعلومات الوراثية الكاملة - البيض المخصب، وخلايا الجنين التي تنمو بشكل طبيعي. لا يمكن اعتبار طريقة التقسيم هذه طريقة كاملة لتكاثر الخلايا حقيقية النواة.

2. التهاب بطانة الرحم. مع هذا النوع من الانقسام، بعد تضاعف الحمض النووي، لا تنفصل الكروموسومات إلى كروماتيدين ابنتين. ويؤدي ذلك إلى زيادة عدد الكروموسومات في الخلية، وأحياناً عشرات المرات مقارنة بالمجموعة الثنائية الصبغية. هذه هي الطريقة التي تنشأ بها الخلايا متعددة الصبغيات.

المعنى البيولوجي لانقسام الخلايا الانقسامية هو

عادة، تحدث هذه العملية في الأنسجة التي تعمل بشكل مكثف، على سبيل المثال، في الكبد، حيث تكون الخلايا متعددة الصيغة الصبغية شائعة جدًا. ومع ذلك، من وجهة نظر وراثية، التهاب بطانة الرحم هو طفرة جسدية جينية.

3. بوليثينيا. هناك زيادة متعددة في محتوى الحمض النووي (الأورام الكروموسومية) في الكروموسومات دون زيادة في محتوى الكروموسومات نفسها. في هذه الحالة، يمكن أن يصل عدد الكرومونات إلى 1000 أو أكثر، وتكتسب الكروموسومات أحجامًا هائلة. مع البوليثينيا، يتم فقدان جميع مراحل الدورة الانقسامية، باستثناء تكاثر خيوط الحمض النووي الأولية. ويلاحظ هذا النوع من الانقسام في بعض الأنسجة المتخصصة للغاية (خلايا الكبد، الغدد اللعابيةحشرات ديبتيران). تُستخدم كروموسومات ذبابة الفاكهة بوليتين لبناء خرائط خلوية للجينات الموجودة في الكروموسومات.

الأهمية البيولوجية للانقسام الفتيلي.

وهو يتألف من حقيقة أن الانقسام يضمن النقل الوراثي للخصائص والخصائص في سلسلة من أجيال الخلايا أثناء تطور كائن متعدد الخلايا. بسبب التوزيع الدقيق والموحد للكروموسومات أثناء الانقسام، فإن جميع خلايا كائن حي واحد متطابقة وراثيا.

إن انقسام الخلايا الانقسامية يكمن وراء جميع أشكال التكاثر اللاجنسي في الكائنات أحادية الخلية ومتعددة الخلايا. يحدد الانقسام الخيطي أهم ظواهر الحياة: نمو وتطور وترميم الأنسجة والأعضاء والتكاثر اللاجنسي للكائنات الحية.

Krasnodembsky E. G. "علم الأحياء العام: دليل لطلاب المدارس الثانوية والمتقدمين للجامعات"

N. S. Kurbatova، E. A. Kozlova "ملاحظات محاضرة عن علم الأحياء العام"

آر جي. هير "علم الأحياء للمتقدمين. أسئلة وأجوبة واختبارات ومهام"

الانقسام المتساوي- الانقسام غير المباشر للخلايا، وهو الأسلوب الأكثر شيوعًا للتكاثر في الخلايا حقيقية النواة. العنصر الأكثر أهمية في دورة الخلية هو الدورة الانقسامية (التكاثرية). وهو عبارة عن مجموعة معقدة من الظواهر المترابطة والمنسقة أثناء انقسام الخلايا، وكذلك قبله وبعده. الدورة الانقسامية هي مجموعة من العمليات التي تحدث في الخلية من انقسام إلى آخر وتنتهي بتكوين خليتين من الجيل التالي. بالإضافة إلى ذلك، يشمل مفهوم دورة الحياة أيضًا الفترة التي تؤدي فيها الخلية وظائفها وفترات الراحة. في هذا الوقت، يكون مصير الخلية الإضافي غير مؤكد: قد تبدأ الخلية في الانقسام (تدخل الانقسام الفتيلي) أو تبدأ في الاستعداد لأداء وظائف محددة.

المراحل الرئيسية للانقسام الفتيلي:

التضاعف (التضاعف الذاتي) للمعلومات الوراثية للخلية الأم وتوزيعها الموحد بين الخلايا الوليدة. ويصاحب ذلك تغيرات في بنية وشكل الكروموسومات، حيث يتركز أكثر من 90٪ من معلومات الخلية حقيقية النواة.

تتكون الدورة الانقسامية من أربع فترات (مراحل) متتالية:

ما قبل الاصطناعية (أو ما بعد الانقسام) G1،
الاصطناعية S,
ما بعد التخليق (أو ما قبل الولادة) G2،
الانقسام نفسه.

وهي تشكل الطور البيني التحفيزي (الفترة التحضيرية).

ما قبل الاصطناعية (G1). يحدث مباشرة بعد انقسام الخلايا. تخليق الحمض النووي لم يحدث بعد. تنمو الخلية بنشاط في الحجم، وتخزن المواد اللازمة للانقسام: البروتينات (الهيستونات، البروتينات الهيكلية، الإنزيمات)، RNA، جزيئات ATP. يحدث تقسيم الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء (أي.

انقسام الخلايا غير المباشر (الانقسام الفتيلي أو الحركية)

الهياكل القادرة على التكاثر الذاتي). تتم استعادة السمات التنظيمية لخلية الطور البيني بعد التقسيم السابق.

الاصطناعية (س). يتم تكرار المادة الوراثية من خلال تكرار الحمض النووي. ويحدث بطريقة شبه محافظة، عندما يتباعد الحلزون المزدوج لجزيء الحمض النووي إلى سلسلتين ويتم تصنيع سلسلة تكميلية في كل منهما. والنتيجة هي حلزونان مزدوجان متطابقان للحمض النووي، يتكون كل منهما من شريط DNA جديد وآخر قديم. تتضاعف كمية المادة الوراثية. وبالإضافة إلى ذلك، يستمر تخليق الحمض النووي الريبي (RNA) والبروتينات. أيضًا، يخضع جزء صغير من الحمض النووي للميتوكوندريا للتكاثر (يتم تكرار الجزء الرئيسي منه في فترة G2).

ما بعد الاصطناعية (G2). لم يعد يتم تصنيع الحمض النووي، ولكن يتم تصحيح (إصلاح) العيوب التي حدثت أثناء تخليقه في فترة S. تتراكم أيضًا الطاقة والمواد المغذية، ويستمر تخليق الحمض النووي الريبوزي (RNA) والبروتينات (النووية بشكل أساسي).

ترتبط S وG2 ارتباطًا مباشرًا بالانقسام الفتيلي، لذلك يتم فصلهما أحيانًا إلى فترة منفصلة - الطور التمهيدي.

بعد ذلك، يحدث الانقسام الانقسامي الصحيح، والذي يتكون من أربع مراحل. تتضمن عملية التقسيم عدة مراحل متتالية وهي عبارة عن دورة. وتختلف مدته وتتراوح من 10 إلى 50 ساعة في معظم الخلايا، وفي خلايا الجسم البشري تكون مدة الانقسام نفسه 1-1.5 ساعة، وفترة الطور البيني G2 هي 2-3 ساعات، وفترة الطور البيني S هي 6-10. ساعات .

تنقسم عملية الانقسام الفتيلي عادةً إلى أربع مراحل رئيسية:

الطور الأول،
الطورية،
الطور الانفصالي,
الطور النهائي.

نظرًا لأنه مستمر، يتم تغيير المراحل بسلاسة - حيث يمر أحدهما بشكل غير محسوس إلى الآخر.

في الطور التمهيدي، يزداد حجم النواة، وبسبب تصاعد الكروماتين، تتشكل الكروموسومات. وبنهاية الطور التمهيدي يتضح أن كل كروموسوم يتكون من كروماتيدين. تذوب النوية والغشاء النووي تدريجياً، وتظهر الكروموسومات بشكل عشوائي في سيتوبلازم الخلية. تتباعد المريكزات باتجاه أقطاب الخلية. ويتكون مغزل انشطاري أكروماتيني، ينتقل بعض خيوطه من قطب إلى قطب، وبعضها يرتبط بالنتروميرات من الكروموسومات. يبقى محتوى المادة الوراثية في الخلية دون تغيير (2n4c).

في الطور الاستوائي، تصل الكروموسومات إلى الحد الأقصى من التصاعد، ويتم ترتيبها بطريقة منظمة عند خط استواء الخلية، لذلك يتم عدها ودراستها خلال هذه الفترة. محتوى المادة الوراثية لا يتغير (2n4c).

في الطور الانفصالي، "ينقسم" كل كروموسوم إلى اثنين من الكروماتيدات، والتي تسمى بعد ذلك الكروموسومات الابنة. تنقبض خيوط المغزل المرتبطة بالسينتروميرات وتسحب الكروماتيدات (الكروموسومات الابنة) نحو القطبين المتقابلين للخلية. يتم تمثيل محتوى المادة الوراثية في الخلية عند كل قطب بمجموعة ثنائية الصبغيات من الكروموسومات، ولكن يحتوي كل كروموسوم على كروماتيد واحد (4n4c).

في الطور النهائي، تضعف الكروموسومات الموجودة في القطبين وتصبح غير مرئية. حول الكروموسومات عند كل قطب، يتكون غشاء نووي من الهياكل الغشائية للسيتوبلازم، وتتشكل النوى في النواة. تم تدمير المغزل الانشطاري. وفي الوقت نفسه، ينقسم السيتوبلازم. تحتوي الخلايا الوليدة على مجموعة ثنائية الصبغيات من الكروموسومات، يتكون كل منها من كروماتيد واحد (2n2c).

مخطط الانقسام الفتيلي في خلايا جذر البصل

يتم التحكم في جميع العمليات التي تحدث أثناء دورة الخلية بواسطة جينات معينة. وتؤدي الطفرات في هذه الجينات إلى تعطيل دورة الخلية في مراحلها المختلفة. الانقسام هو أمر شائع في جميع حقيقيات النوى. تكمن أهميتها البيولوجية في حقيقة أنه نتيجة لذلك، تحتوي جميع الخلايا الابنة على نفس عدد الكروموسومات الموجودة في الخلية الأم. يتم الحفاظ على فردية الكروموسومات بالكامل. هذه هي الأهمية الجينية للانقسام الفتيلي، لأن كل خلية ناتجة عن الانقسام تحمل مجموعة كاملة من الجينات المميزة للخلية الأولية. هذا الأخير مهم للغاية مع الاستخدام المتزايد على نطاق واسع لطرق التكنولوجيا الحيوية، والتي بفضلها تتطور النباتات الخصبة الطبيعية من خلايا جسدية فردية

الأزرار الاجتماعية لجملة

28. الانقسام وأهميته البيولوجية.

العنصر الأكثر أهمية في دورة الخلية هو الدورة الانقسامية (التكاثرية). وهو عبارة عن مجموعة معقدة من الظواهر المترابطة والمنسقة أثناء انقسام الخلايا، وكذلك قبله وبعده. دورة الانقسام الخيطي- هذه مجموعة من العمليات التي تحدث في الخلية من انقسام إلى آخر وتنتهي بتكوين خليتين من الجيل التالي. بالإضافة إلى ذلك، يشمل مفهوم دورة الحياة أيضًا الفترة التي تؤدي فيها الخلية وظائفها وفترات الراحة. في هذا الوقت، يكون مصير الخلية الإضافي غير مؤكد: قد تبدأ الخلية في الانقسام (تدخل الانقسام الفتيلي) أو تبدأ في الاستعداد لأداء وظائف محددة.

المراحل الرئيسية للانقسام الفتيلي.

مراحل دورة الخلية:

1) ما قبل الاصطناعية (G1). يحدث مباشرة بعد انقسام الخلايا. تخليق الحمض النووي لم يحدث بعد. تنمو الخلية بنشاط في الحجم، وتخزن المواد اللازمة للانقسام: البروتينات (الهيستونات، البروتينات الهيكلية، الإنزيمات)، RNA، جزيئات ATP. يحدث تقسيم الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء (أي الهياكل القادرة على التكاثر الذاتي). تتم استعادة السمات التنظيمية لخلية الطور البيني بعد التقسيم السابق؛

2) الاصطناعية (س). يتم تكرار المادة الوراثية من خلال تكرار الحمض النووي. ويحدث بطريقة شبه محافظة، عندما يتباعد الحلزون المزدوج لجزيء الحمض النووي إلى سلسلتين ويتم تصنيع سلسلة تكميلية في كل منهما.

3) مرحلة ما بعد الاصطناعية (G2). لم يعد يتم تصنيع الحمض النووي، ولكن يتم تصحيح (إصلاح) العيوب التي حدثت أثناء تخليقه في فترة S. تتراكم أيضًا الطاقة والمواد المغذية، ويستمر تخليق الحمض النووي الريبوزي (RNA) والبروتينات (النووية بشكل أساسي).

ترتبط S وG2 ارتباطًا مباشرًا بالانقسام الفتيلي، لذلك يتم فصلهما أحيانًا إلى فترة منفصلة - الطور التمهيدي.

الأهمية البيولوجية للانقسام الفتيلي

∙ الانقسام هو أساس النمو والتكاثر الخضري لجميع الكائنات الحية التي لها نواة - حقيقيات النوى.

∙ بفضل الانقسام، يتم الحفاظ على ثبات عدد الكروموسومات في أجيال الخلايا، أي. تتلقى الخلايا الابنة نفس المعلومات الوراثية الموجودة في نواة الخلية الأم.

∙ يحدد الانقسام الخيطي أهم ظواهر الحياة: نمو وتطور وترميم الأنسجة والأعضاء والتكاثر اللاجنسي للكائنات الحية.

∙ التكاثر اللاجنسي، وتجديد الأجزاء المفقودة، واستبدال الخلايا في الكائنات متعددة الخلايا

الاستقرار الوراثي - يضمن استقرار النمط النووي للخلايا الجسدية طوال حياة جيل واحد (أي طوال حياة الكائن الحي).

29. الانقسام المنصف ومميزاته وخصائص مراحل الطور الأول.

الحدث المركزي لتكوين الأمشاج هو شكل خاصانقسام الخلايا - الانقسام الاختزالي. على عكس الانقسام المنتشر على نطاق واسع، والذي يحافظ على عدد مضاعف ثابت من الكروموسومات في الخلايا، يؤدي الانقسام الاختزالي إلى تكوين أمشاج أحادية الصيغة الصبغية من الخلايا ثنائية الصيغة الصبغية. أثناء الإخصاب اللاحق، تشكل الأمشاج كائنًا حيًا من الجيل الجديد ذو النمط النووي الثنائي (ps + ps == 2n2c). وهذه هي الأهمية البيولوجية الأهم للانقسام الاختزالي الذي نشأ وتأسس في عملية التطور في جميع الأنواع التي تتكاثر جنسيا.

يتكون الانقسام الاختزالي من قسمين يتبعان بعضهما البعض بسرعة، ويحدثان خلال فترة النضج. ويحدث تضاعف الحمض النووي لهذه الانقسامات مرة واحدة خلال فترة النمو. يتبع الانقسام المنصف الثاني القسم الأول على الفور تقريبًا بحيث لا يتم تصنيع المادة الوراثية في الفترة الفاصلة بينهما (الشكل 5.5).

الانقسام الميوزي الأوليسمى الاختزال، لأنه يؤدي إلى تكوين خلايا n2c أحادية الصيغة الصبغية من الخلايا ثنائية الصيغة الصبغية (2n2c). يتم ضمان هذه النتيجة بسبب خصوصيات مرحلة التقسيم الأول للانقسام الاختزالي. في الطور الأول من الانقسام الاختزالي، وكذلك في الانقسام الفتيلي العادي، لوحظ وجود تعبئة مدمجة للمادة الوراثية (تصاعد الكروموسوم). في الوقت نفسه، يحدث حدث غائب في الانقسام: تترافق الكروموسومات المتماثلة مع بعضها البعض، أي. يتم تقريبها بشكل وثيق من المناطق المقابلة.

نتيجة الاقتران تتشكل أزواج الكروموسومات أو ثنائية التكافؤ العدد n، وبما أن كل كروموسوم يدخل في الانقسام الاختزالي يتكون من اثنين من الكروماتيدات، فإن ثنائي التكافؤ يحتوي على أربعة كروماتيدات. تظل صيغة المادة الوراثية في الطور الأول هي 2n4c. في نهاية الطور التمهيدي، تقصر الكروموسومات في الثنائيات، المتصاعدة بشدة. كما هو الحال في الانقسام، في المرحلة الأولى من الانقسام الاختزالي، يبدأ تكوين المغزل، والذي سيتم من خلاله توزيع مادة الكروموسومات بين الخلايا الابنة (الشكل 5.5).

إن العمليات التي تحدث في المرحلة الأولى من الانقسام الاختزالي وتحديد نتائجها تحدد المدة الأطول لمرحلة الانقسام هذه مقارنة بالانقسام الفتيلي وتتيح التمييز بين عدة مراحل داخلها.

اللبتوتين هو المرحلة الأولى من الطور الأول للانقسام الاختزالي، حيث يبدأ تصاعد الكروموسومات، وتصبح مرئية تحت المجهر على شكل خيوط طويلة ورقيقة.

يتميز الزيجوتين ببداية اقتران الكروموسومات المتماثلة، والتي يتحدها المركب السينابتونيمال في ثنائي التكافؤ (الشكل 5.6).

Pachytene هي مرحلة يحدث فيها التقاطع بين الكروموسومات المتماثلة - على خلفية التصاعد المستمر للكروموسومات وتقصيرها - مع تبادل الأقسام المقابلة.

يتميز الدبلوتين بظهور قوى تنافر بين الكروموسومات المتماثلة، والتي تبدأ في الابتعاد عن بعضها البعض في المقام الأول في منطقة السنترومير، ولكنها تظل متصلة في مناطق العبور الماضي - التصالب (الشكل 5.7).

Diakinesis هي المرحلة الأخيرة من المرحلة الأولى من الانقسام الاختزالي، حيث يتم تجميع الكروموسومات المتماثلة معًا فقط في نقاط فردية من التصالب. يتخذ ثنائي التكافؤ شكلاً غريبًا من الحلقات والصلبان والثمانيات وما إلى ذلك. (الشكل 5.8).

وهكذا، على الرغم من القوى التنافرية التي تنشأ بين الكروموسومات المتماثلة، فإن التدمير النهائي للثنائيات التكافؤ لا يحدث في المرحلة الأولى. من سمات الانقسام الاختزالي في تكوين البويضات وجود مرحلة خاصة - dictyoten ، وهي غائبة في تكوين الحيوانات المنوية. في هذه المرحلة، التي يتم الوصول إليها عند البشر خلال مرحلة التطور الجنيني، تأخذ الكروموسومات شكلًا خاصًا الشكل المورفولوجي"فرش المصباح"، توقف أكثر من ذلك التغييرات الهيكليةلعدة سنوات. عند الوصول الجسد الأنثوي سن الإنجابتحت تأثير هرمون الغدة النخامية، كقاعدة عامة، تستأنف بويضة واحدة شهريا الانقسام الاختزالي.

الخصائص

يتم التكاثر الجنسي للكائنات الحية بمساعدة خلايا متخصصة تسمى. الأمشاج - البويضات (البيض) والحيوانات المنوية (الحيوانات المنوية). تندمج الأمشاج لتشكل خلية واحدة - الزيجوت. كل مشيج هو أحادي الصيغة الصبغية، أي. لديه مجموعة واحدة من الكروموسومات. داخل المجموعة، تختلف جميع الكروموسومات، لكن كل كروموسوم في البويضة يتوافق مع أحد كروموسومات الحيوان المنوي. وبالتالي فإن الزيجوت يحتوي بالفعل على زوج من الكروموسومات المقابلة لبعضها البعض، والتي تسمى متماثلة. تتشابه الكروموسومات المتماثلة لأنها تحتوي على نفس الجينات أو متغيراتها (الأليلات) التي تحدد علامات محددة. على سبيل المثال، قد يحتوي أحد الكروموسومات المقترنة على جين يشفر فصيلة الدم A، وقد يحتوي الآخر على متغير يشفر فصيلة الدم B.

إن كروموسومات الزيجوت التي تنشأ من البويضة هي كروموسومات أمومية، وتلك التي تنشأ من الحيوان المنوي هي أبوية.

نتيجة للانقسامات الانقسامية المتكررة، ينشأ كائن متعدد الخلايا أو العديد من الخلايا الحرة من اللاقحة الناتجة، كما يحدث في الأوليات التي لها تكاثر جنسي وفي الطحالب وحيدة الخلية.

أثناء تكوين الأمشاج، يجب تقليل مجموعة الكروموسومات الثنائية الموجودة في الزيجوت إلى النصف. إذا لم يحدث هذا، فإن اندماج الأمشاج في كل جيل سيؤدي إلى مضاعفة مجموعة الكروموسومات. يحدث انخفاض في العدد الفردي للكروموسومات نتيجة لتقسيم الاختزال - ما يسمى. الانقسام الاختزالي، وهو البديل من الانقسام.

الانقسام وإعادة التركيب. تكمن خصوصية الانقسام الاختزالي في أنه أثناء انقسام الخلايا تتشكل الصفيحة الاستوائية بواسطة أزواج من الكروموسومات المتماثلة، وليس بواسطة كروموسومات فردية مكررة، كما هو الحال في الانقسام. تتباعد الكروموسومات المقترنة، التي يظل كل منها منفردًا، إلى أقطاب متقابلة للخلية، وتنقسم الخلية، ونتيجة لذلك، تتلقى الخلايا الابنة نصف مجموعة الكروموسومات مقارنة بالزيجوت.

على سبيل المثال، افترض أن المجموعة الفردية تتكون من اثنين من الكروموسومات. في الزيجوت (وبالتالي في جميع خلايا الكائن الحي الذي ينتج الأمشاج) توجد كروموسومات الأم A وB والكروموسومات الأبوية A" وB". أثناء الانقسام الاختزالي يمكن تقسيمها على النحو التالي:

الشيء الأكثر أهمية في هذا المثال هو أنه عندما تتباعد الكروموسومات، لا تتشكل بالضرورة مجموعة الأم والأب الأصلية، ولكن إعادة تركيب الجينات أمر ممكن،

لنفترض الآن أن زوج الكروموسومات "AA" يحتوي على أليلين - a وb - من الجين الذي يحدد فصائل الدم A وB. وبالمثل، فإن زوج الكروموسومات BB" يحتوي على أليلين m وn من جين آخر يحدد فصائل الدم M و N. يمكن أن يتم فصل هذه الأليلات على النحو التالي: من الواضح أن الأمشاج الناتجة يمكن أن تحتوي على أي من المجموعات التالية من أليلات الجينين: am أو bn أو bm أو an.

إذا كان هناك المزيد من الكروموسومات، فإن أزواج الأليلات سوف تنفصل بشكل مستقل وفقا لنفس المبدأ. وهذا يعني أن نفس الزيجوتات يمكن أن تنتج أمشاجًا بمجموعات مختلفة من أليلات الجينات وتؤدي إلى أنماط وراثية مختلفة في النسل.

الانقسام الميوزي. يوضح كلا المثالين مبدأ الانقسام الاختزالي. في الواقع، الانقسام الاختزالي هو عملية أكثر تعقيدًا، لأنه يتضمن انقسامين متتاليين. الشيء الرئيسي في الانقسام الاختزالي هو أن الكروموسومات تتضاعف مرة واحدة فقط، بينما تنقسم الخلية مرتين، ونتيجة لذلك يتم تقليل عدد الكروموسومات وتتحول المجموعة الثنائية الصبغية إلى مجموعة أحادية الصيغة الصبغية.

أثناء الطور الأول من الانقسام الأول، تترافق الكروموسومات المتماثلة، أي أنها تتجمع معًا في أزواج. ونتيجة لهذه العملية الدقيقة للغاية، ينتهي الأمر بكل جين مقابل نظيره على كروموسوم آخر. ثم يتضاعف كلا الكروموسومين، لكن تبقى الكروماتيدات متصلة ببعضها البعض بواسطة سنترومير مشترك. في الطور الاستوائي، تصطف الكروماتيدات الأربعة المتصلة لتشكل صفيحة استوائية، كما لو كانت كروموسومًا واحدًا مكررًا. على عكس ما يحدث في الانقسام، السنتروميرات لا تنقسم. ونتيجة لذلك، تتلقى كل خلية ابنة زوجًا من الكروماتيدات التي لا تزال متصلة بواسطة السنترومير. أثناء التقسيم الثاني، تصطف الكروموسومات، الفردية بالفعل، مرة أخرى، لتشكل، كما هو الحال في الانقسام، صفيحة استوائية، لكن تضاعفها لا يحدث أثناء هذا التقسيم. ثم تنقسم السنتروميرات وتتلقى كل خلية ابنة كروماتيدًا واحدًا.

الانقسام السيتوبلازمي. نتيجة لانقسامين انقساميين للخلية ثنائية الصيغة الصبغية، يتم تشكيل أربع خلايا. عند تكوين الخلايا التناسلية الذكرية، يتم الحصول على أربعة حيوانات منوية لها نفس الحجم تقريبًا. عندما تتشكل البويضات، يحدث انقسام السيتوبلازم بشكل غير متساوٍ للغاية: تظل خلية واحدة كبيرة، بينما تكون الخلايا الثلاثة الأخرى صغيرة جدًا لدرجة أنها تشغلها النواة بالكامل تقريبًا. هذه الخلايا الصغيرة، ما يسمى. تعمل الأجسام القطبية فقط على استيعاب الكروموسومات الزائدة المتكونة نتيجة للانقسام الاختزالي. يبقى الجزء الأكبر من السيتوبلازم الضروري للزيجوت في خلية واحدة - البويضة.

الاقتران والعبور. أثناء الاقتران، يمكن أن تنكسر كروماتيدات الكروموسومات المتماثلة ثم تنضم في ترتيب جديد، وتتبادل الأقسام على النحو التالي:

ويسمى هذا التبادل لأجزاء من الكروموسومات المتماثلة بالعبور. كما هو موضح أعلاه، يؤدي العبور إلى ظهور مجموعات جديدة من أليلات الجينات المرتبطة. لذلك، إذا كانت الكروموسومات الأصلية تحتوي على المجموعات AB وab، فبعد العبور ستحتوي على Ab وaB. هذه الآلية لظهور مجموعات جينية جديدة تكمل تأثير الفرز المستقل للكروموسوم الذي يحدث أثناء الانقسام الاختزالي.

الفرق هو أن العبور يفصل بين الجينات الموجودة على نفس الكروموسوم، في حين أن الفرز المستقل يفصل فقط الجينات الموجودة على الكروموسومات المختلفة.

30. طفرات الجهاز الوراثي. تصنيفهم العوامل المسببة للطفرات في الجهاز الوراثي

يمكن أن تكون العوامل المسببة للطفرات مجموعة واسعة من التأثيرات البيئية: درجة الحرارة، الأشعة فوق البنفسجيةوالإشعاع (الطبيعي والاصطناعي) وتأثيرات المركبات الكيميائية المختلفة - المطفرة.

المطفرات هي عوامل البيئة الخارجية التي تسبب تغييرات معينة في النمط الوراثي - الطفرة، وتسمى عملية تكوين الطفرات بالطفرات.

الطفرات الإشعاعيةبدأت ممارسة في العشرينات من القرن الماضي. في عام 1925، استخدم العلماء السوفييت جي إس فيليبوف وجي إيه نادسون، لأول مرة في تاريخ علم الوراثة، الأشعة السينية للحصول على طفرات في الخميرة. وبعد ذلك بعام، الباحث الأمريكي جي ميلر (في وقت لاحق الحائز على جائزة مرتين جائزة نوبل) ، الذي عمل لفترة طويلة في موسكو، في المعهد الذي يرأسه N. K. استخدم كولتسوف نفس المطفر على ذبابة الفاكهة. وقد وجد أن الجرعة الإشعاعية البالغة 10 راد تضاعف تواتر الطفرات لدى البشر. يمكن أن يسبب الإشعاع طفرات تؤدي إلى أمراض وراثية وسرطان.

الطفرات الكيميائيةلأول مرة، بدأ مساعد N. K. Koltsov V. V. Sakharov في دراستها بشكل هادف في عام 1931 على ذبابة الفاكهة عندما تعرض بيضها لليود، وبعد ذلك M. E. Lobashov.

تشتمل المطفرات الكيميائية على مجموعة واسعة من المواد (بيروكسيد الهيدروجين، والألدهيدات، والكيتونات، وحمض النيتريك ونظائره، والأملاح معادن ثقيلةوالمواد العطرية والمبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب والمخدرات والكحول والنيكوتين وبعض المواد الطبية وغيرها الكثير. من 5 إلى 10% من هذه المركبات لها نشاط مطفر (قادر على تعطيل بنية أو عمل المادة الوراثية).

يمكن تقسيم العوامل النشطة وراثيا إلى 3 فئات: الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية.

العوامل الفيزيائية.وتشمل هذه أنواعًا مختلفة من الإشعاعات المؤينة والأشعة فوق البنفسجية. وأظهرت دراسة تأثير الإشعاع على عملية الطفرة أنه لا توجد جرعة عتبة في هذه الحالة، بل وأكثر جرعات صغيرةزيادة احتمال حدوث الطفرات في السكان. إن زيادة تواتر الطفرات أمر خطير ليس فقط لأنه الخطة الفردية، كم من حيث زيادة الحمل الجيني للسكان.

على سبيل المثال، يؤدي تشعيع أحد الزوجين بجرعة ضمن نطاق مضاعفة تواتر الطفرات (1.0 - 1.5 غراي) إلى زيادة طفيفة في خطر إنجاب طفل مريض (من مستوى 4 - 5٪ إلى مستوى 5 - 6%). وإذا تلقى سكان منطقة بأكملها نفس الجرعة، فإن عدد الأمراض الوراثية بين السكان سوف يتضاعف خلال جيل واحد.

العوامل الكيميائية.كيميائي زراعةوغيرها من مجالات النشاط البشري، أدى تطوير الصناعة الكيميائية إلى توليف تدفق هائل من المواد، بما في ذلك تلك التي لم تكن موجودة أبدا في المحيط الحيوي لملايين السنين من التطور السابق. وهذا يعني، أولاً وقبل كل شيء، عدم قابلية التحلل والمحافظة على المواد الأجنبية التي تدخل البيئة على المدى الطويل. ما كان يعتبر في البداية إنجازًا في مكافحة الآفات تحول فيما بعد إلى مشكلة معقدة. تطبيق واسعفي الأربعينيات والستينيات من القرن الماضي، أدى مبيد الحشرات دي دي تي إلى انتشاره في جميع أنحاء العالم حتى جليد القارة القطبية الجنوبية.

تتميز معظم المبيدات الحشرية بمقاومتها العالية للتحلل الكيميائي والبيولوجي مستوى عالتسمم.

العوامل البيولوجية.جنبا إلى جنب مع المطفرات الفيزيائية والكيميائية، فإن بعض العوامل ذات الطبيعة البيولوجية لها أيضا نشاط وراثي. تمت دراسة آليات التأثير الطفري لهذه العوامل بأقل قدر من التفصيل. في نهاية الثلاثينيات، بدأ S. وM. Gershenzon البحث عن الطفرات في ذبابة الفاكهة تحت تأثير الحمض النووي والفيروسات الخارجية. منذ ذلك الحين، تم إثبات التأثير الطفري للعديد من أنواع العدوى الفيروسية لدى البشر.

تحدث الانحرافات الكروموسومية في الخلايا الجسدية بسبب فيروسات الجدري والحصبة وجدري الماء والنكاف والأنفلونزا والتهاب الكبد وغيرها.

تصنيف الطفرات

تم اقتراح تصنيف الطفرات في عام 1932 من قبل جي ميلر. تسليط الضوء:

- طفرات ناقصة الشكل -يتم إضعاف مظهر السمة التي يتحكم فيها الجين المرضي مقارنة بالسمات التي يتحكم فيها الجين الطبيعي (تخليق الأصباغ).

- الطفرات غير المتبلورة- عدم ظهور الصفة التي يتحكم فيها الجين المرضي، حيث أن الجين المرضي غير نشط مقارنة بالجين الطبيعي (جين المهق).

الطفرات ناقصة الشكل وغير المتبلورة تكمن وراء الأمراض الموروثة بطريقة متنحية.

الطفرات المضادة للأشكال- قيمة السمة التي يتحكم فيها الجين المرضي معاكسة لقيمة السمة التي يتحكم فيها الجين الطبيعي (الصفات والأمراض الموروثة).

- الطفرات النيومورفية- قيمة الصفة التي يتحكم فيها الجين المرضي معاكسة لقيمة الجين الذي يتحكم فيه الجين الطبيعي (تخليق في الجسم أجسام مضادة جديدة لاختراق المستضد).

- الطفرات المفرطة الشكل- يتم التعبير عن السمة التي يتحكم فيها الجين المرضي علامة أقوىيسيطر عليها الجين الطبيعي (فقر الدم فانكوني).

يشمل التصنيف الحديث للطفرات ما يلي:

- الطفرات الجينية أو النقطية.هذا هو التغيير في جين واحد (أي نقطة)، مما يؤدي إلى ظهور أليلات جديدة. يتم توريث الطفرات النقطية كصفات مندلية بسيطة، مثل رقص هنتنغتون والهيموفيليا وما إلى ذلك ( مثال ق-ممارتينا - بيل، التليف الكيسي)

- الطفرات الكروموسومية- تعطيل بنية الكروموسوم (مجموعة ربط الجينات) ويؤدي إلى تكوين مجموعات ربط جديدة. هي عمليات إعادة ترتيب هيكلية للكروموسومات نتيجة للحذف، أو الازدواج، أو النقل (الحركة)، أو الانقلاب، أو إدخال مادة وراثية (على سبيل المثال، مرض داون، قطة صغيرةالصراخ)

- الطفرات الجينوميةتؤدي إلى ظهور جينومات جديدة أو أجزاء منها من خلال إضافة أو فقدان كروموسومات كاملة. اسم آخر لهم هو الطفرات العددية (العددية) للكروموسومات نتيجة لانتهاك كمية المادة الوراثية. (مثال من Shereshevsky - Turner، من Klinefelter).

31. عوامل طفرات الجهاز الوراثي.

تنقسم الطفرات إلى عفوية ومستحثة. الطفرات العفوية هي تلك التي تنشأ تحت تأثير عوامل طبيعية غير معروفة لنا. تنتج الطفرات المستحثة عن تأثيرات مستهدفة خاصة.

تسمى العوامل القادرة على إحداث تأثير طفرة مطفرة. العوامل المطفرة الرئيسية هي: 1) المركبات الكيميائية، 2) أنواع مختلفة من الإشعاع.

الطفرات الكيميائية

في 1934 أشار إم إي لوباشيف إلى أن المطفرات الكيميائية يجب أن تحتوي على ثلاث صفات:

1) قدرة اختراق عالية،

2) القدرة على تغيير الحالة الغروية للكروموسومات، 3) تأثير معين على تغيير الجين أو الكروموسوم.

العديد من المواد الكيميائية لها تأثير مطفر. هناك عدد من المواد الكيميائية لها تأثير أقوى من العوامل الفيزيائية. يطلق عليهم اسم المطفرات الفائقة.

تُستخدم المطفرات الكيميائية لإنتاج أشكال متحولة من العفن والفطريات الشعاعية والبكتيريا التي تنتج كمية أكبر بمئات المرات من البنسلين والستربتومايسين والمضادات الحيوية الأخرى.

كان من الممكن زيادة نشاط التخمر للفطريات المستخدمة في التخمر الكحولي. حصل الباحثون السوفييت على عشرات الطفرات الواعدة في أصناف مختلفة من القمح والذرة وعباد الشمس وغيرها من النباتات.

في التجارب، يتم إحداث الطفرات بواسطة مجموعة متنوعة من العوامل الكيميائية. تشير هذه الحقيقة، على ما يبدو، في الظروف الطبيعيةعوامل مماثلة تسبب أيضًا ظهور طفرات عفوية في الكائنات الحية المختلفة، بما في ذلك في البشر. الدور الطفري لمختلف المواد الكيميائيةوحتى بعض الأدوية. وهذا يدل على ضرورة دراسة تأثير الطفرات الجديدة المواد الدوائيةوالمبيدات الحشرية والمركبات الكيميائية الأخرى تستخدم بشكل متزايد في الطب والزراعة.

الطفرات الإشعاعية تم الحصول على الطفرات المستحثة الناجمة عن الإشعاع لأول مرة من قبل العلماء السوفييت

نادسون وجي إس فيليبوف، اللذان لاحظا في عام 1925 تأثير طفرة في الخميرة بعد التعرض لأشعة الراديوم. في عام 1927، أظهر عالم الوراثة الأمريكي ج. ميلر أن الأشعة السينية يمكن أن تسبب العديد من الطفرات في ذبابة الفاكهة، وبعد ذلك تم تأكيد التأثير الطفري للأشعة السينية على العديد من الكائنات. في وقت لاحق تبين أن التغيرات الوراثية تنتج أيضًا عن جميع أنواع الإشعاع المخترق الأخرى. للحصول على طفرات اصطناعية، غالبا ما تستخدم أشعة جاما، والتي عادة ما يكون مصدرها في المختبرات هو الكوبالت Co60 المشع. في الآونة الأخيرة، تم استخدام النيوترونات ذات قوة الاختراق العالية بشكل متزايد للحث على الطفرات. في هذه الحالة، تحدث فواصل الكروموسومات والطفرات النقطية. تعتبر دراسة الطفرات المرتبطة بعمل النيوترونات وأشعة جاما ذات أهمية خاصة لسببين. أولاً، ثبت أن العواقب الجينية للانفجارات الذرية ترتبط في المقام الأول بالتأثير الطفري للإشعاع المؤين. ثانيًا، الطرق الفيزيائيةيتم استخدام الطفرات للحصول على أصناف ذات قيمة اقتصادية من النباتات المزروعة. وهكذا، حصل الباحثون السوفييت، باستخدام طرق التعرض للعوامل الفيزيائية، على أصناف من القمح والشعير كانت مقاومة لعدد من الأمراض الفطرية وأكثر إنتاجية.

يشير التشعيع إلى كل من الطفرات الجينية وإعادة ترتيب الكروموسومات الهيكلية لجميع الأنواع الموصوفة أعلاه: النقص، والانعكاس، والازدواجية، والانتقال، أي. جميع التغيرات الهيكلية المرتبطة بكسر الكروموسوم. والسبب في ذلك هو بعض سمات العمليات التي تحدث في الأنسجة تحت تأثير الإشعاع. يسبب الإشعاع التأين في الأنسجة، ونتيجة لذلك تفقد بعض الذرات الإلكترونات، بينما تكتسبها ذرات أخرى: تتشكل أيونات موجبة أو سالبة الشحنة. عملية مماثلة لإعادة الترتيب داخل الجزيئات، إذا حدثت في الكروموسومات، يمكن أن تسبب تجزؤها. يمكن أن تسبب الطاقة الإشعاعية تغيرات كيميائية في البيئة المحيطة بالكروموسوم والتي تؤدي إلى التحريض الطفرات الجينيةوإعادة الترتيب الهيكلي في الكروموسومات.

يمكن أيضًا أن تحدث الطفرات عن طريق التغيرات الكيميائية التي حدثت في البيئة بعد الإشعاع. واحدة من أكثر عواقب خطيرةالتعرض هو التعليم الشوارد الحرة OH أو HO2 من الماء في الأنسجة.

عوامل مطفرة أخرى لقد قلل الباحثون الأوائل في عملية الطفرة من دور العوامل البيئية في

ظواهر التقلب. حتى أن بعض الباحثين في بداية القرن العشرين اعتقدوا ذلك تأثيرات خارجيةليس لها أي أهمية لعملية الطفرة. ولكن تم دحض هذه الأفكار لاحقًا بفضل الإنتاج الاصطناعي للطفرات باستخدام عوامل بيئية مختلفة. في الوقت الحاضر، يمكن الافتراض أنه، على ما يبدو، لا توجد عوامل بيئية لن تؤثر إلى حد ما على التغيرات في الخصائص الوراثية. من بين العوامل الفيزيائية، تم إثبات التأثير الطفري للأشعة فوق البنفسجية وفوتونات الضوء ودرجة الحرارة على عدد من الأشياء. زيادة درجات الحرارة تزيد من عدد الطفرات. لكن درجة الحرارة هي واحدة من تلك العوامل التي تمتلك الكائنات الحية آليات وقائية ضدها. ولذلك، فإن اضطراب التوازن هو غير مهم. ونتيجة لذلك، فإن تأثيرات درجة الحرارة لها تأثير مطفر طفيف مقارنة بالعوامل الأخرى.

32. الادراج في الخلايا حقيقية النواة وأنواعها والغرض منها.

الادراج هي مكونات غير مستقرة نسبيًا في السيتوبلازم والتي تعمل كاحتياطي العناصر الغذائية(الدهون، الجليكوجين)، السيتوبلازم، الذي يعمل كمواد مغذية احتياطية (الدهون، الجليكوجين)، المنتجات التي سيتم إزالتها من الخلية (حبيبات الإفراز)، المواد الصابورة (بعض الأصباغ).

الادراج هي نفايات الخلايا. يمكن أن تكون حبيبات جزيئات كثيفة، فجوات قطرات سائلة، وكذلك بلورات. بعض الفجوات والحبيبات محاطة بالأغشية. اعتمادا على الوظائف المنجزة، يتم تقسيم الادراج تقليديا إلى ثلاث مجموعات: الغذائية والإفرازية والخاصة. شوائب ذات أهمية غذائية - قطرات من الدهون وحبيبات النشا. الجليكوجين والبروتين. وهي موجودة بكميات صغيرة في جميع الخلايا وتستخدم في عملية الاستيعاب. لكن في بعض الخلايا الخاصة تتراكم بكميات كبيرة. وهكذا تتواجد حبيبات النشا في خلايا درنات البطاطس بكثرة، وحبيبات الجلايكوجين في خلايا الكبد. ويختلف المحتوى الكمي لهذه الادراج اعتمادا على الحالة الفسيولوجيةالخلايا والجسم كله. في حيوان جائع، تحتوي خلايا الكبد على كمية أقل بكثير من الجليكوجين مقارنة بالحيوان الذي يتغذى جيدًا. تتشكل الشوائب ذات الأهمية الإفرازية بشكل رئيسي في خلايا الغدة وتهدف إلى إطلاقها من الخلية. يعتمد عدد هذه الادراج في الخلية أيضًا على الحالة الفسيولوجية للجسم. وبالتالي فإن خلايا البنكرياس للحيوان الجائع غنية بقطرات الإفراز. ولكن إذا أحسنوا التغذية فهم فقراء فيها. تم العثور على شوائب ذات أهمية خاصة في السيتوبلازم للخلايا شديدة التمايز. أداء وظيفة متخصصة. ومن الأمثلة عليها الهيموجلوبين، المنتشر بشكل منتشر في كريات الدم الحمراء.

33. التباين وأنواعه في المجتمعات البشريةالتباين هو خاصية معاكسة للوراثة، وترتبط بظهور خصائص تختلف عن الخصائص النموذجية. إذا كان أثناء التكاثر فقط

استمرارية الخصائص والخصائص الموجودة سابقًا، فإن تطور العالم العضوي سيكون مستحيلًا، لكن التباين هو سمة من سمات الطبيعة الحية. بادئ ذي بدء، يرتبط بـ "الأخطاء" أثناء التكاثر. تحمل جزيئات الحمض النووي المبنية بشكل مختلف معلومات وراثية جديدة. هذه المعلومات الجديدة المتغيرة ضارة في معظم الحالات بالجسم، ولكن في بعض الحالات، نتيجة للتقلب، يكتسب الجسم خصائص جديدة مفيدة في ظل ظروف معينة. يتم التقاط الخصائص الجديدة وتثبيتها عن طريق الاختيار. هذه هي الطريقة التي يتم بها إنشاء أشكال جديدة وأنواع جديدة. وهكذا، فإن التباين الوراثي يخلق المتطلبات الأساسية للانتواع والتطور، وبالتالي وجود الحياة.

يتم التمييز بين التباين غير الوراثي والوراثي. يرتبط الأول منهم بالتغيير في النمط الظاهري، والثاني - النمط الجيني. أطلق داروين على التباين غير الوراثي تعريفًا محددًا، ويسمى عادة بالتغير التعديلي أو المظهري. التباين الوراثي، كما حدده داروين، غير محدد ("التباين الوراثي").

المظهر (التعديل) والتباين الوراثي التباين المظهري التعديلات هي تغيرات مظهرية تحدث تحت تأثير الظروف

بيئة. نطاق تقلب التعديل محدود بقاعدة التفاعل. لا يتم توريث تغيير التعديل المحدد المتطور في السمة، ولكن يتم تحديد نطاق تباين التعديل عن طريق الوراثة. لا تستلزم تغييرات التعديل تغييرات في التركيب الوراثي وتتوافق مع الظروف المعيشية وتكون قابلة للتكيف.

ينقسم النمط الوراثي أو غير الوراثي إلى اندماجي وطفري.

التباين التوافقي

يرتبط التباين التوافقي بإنتاج مجموعات جديدة من الجينات في النمط الجيني. يتم تحقيق ذلك نتيجة عمليتين: 1) انحراف الكروموسوم أثناء الانقسام الاختزالي ودمجهما العشوائي أثناء الإخصاب، 2) إعادة التركيب الجيني بسبب العبور؛ العوامل الوراثية (الجينات) نفسها لا تتغير، ولكن مجموعات جديدة منها تؤدي إلى ظهور كائنات ذات نمط ظاهري جديد.

التباين الطفري

الطفرة هي تغيير ناجم عن إعادة تنظيم الهياكل الإنجابية للخلية، وتغيير في أجهزتها الوراثية. وتختلف هذه الطفرات بشكل حاد عن التعديلات التي لا تؤثر على النمط الجيني للفرد. تحدث الطفرات فجأة وبشكل متقطع وأحياناً بشكل حاد مما يميز الكائن عن شكله الأصلي. إن التباين الطفري هو سمة مميزة لجميع الكائنات الحية؛ فهو يوفر المادة اللازمة للاختيار؛ ويرتبط به التطور، أي عملية تكوين أنواع وأصناف وسلالات جديدة. بناءً على طبيعة التغيرات في الجهاز الوراثي، يتم تمييز الطفرات بسبب:

1) التغير في عدد الكروموسومات (تعدد الصبغيات، الصبغيات غير المتجانسة، الصبغيات الصبغية) ؛

2) التغيرات في بنية الكروموسوم (الانحرافات الكروموسومية)؛

3) التغيرات في التركيب الجزيئي للجين.

تعدد الصبغيات وتعدد الصبغيات (اختلال الصيغة الصبغية).

تعدد الصبغيات هو زيادة في العدد الثنائي الصبغي للكروموسومات عن طريق إضافة (طفرات جينية أو نقطية) مجموعات كروموسوم كاملة. تحتوي الخس الجنسية على مجموعة أحادية الصيغة الصبغية من الكروموسومات (ن)، وتتميز الزيجوتات وجميع الخلايا الجسدية بمجموعة ثنائية الصيغة الصبغية (2ن). في الأشكال متعددة الصيغة الصبغية، هناك زيادة في عدد الكروموسومات، وهي مضاعفات مجموعة أحادية الصيغة الصبغية: 3n - ثلاثي الصيغة الصبغية، 4n - رباعي الصيغة الصبغية، وما إلى ذلك.

الصيغة الصبغية المتغايرة هي تغيير في عدد الكروموسومات التي لا تعد من مضاعفات المجموعة الصبغية. قد تحتوي المجموعة الثنائية الصبغية على كروموسوم واحد فقط أكثر من الطبيعي، أي. 2ن+1 كروموسوم. تسمى هذه الأشكال ثلاثية الصبغيات. عكس التثلث الصبغي، أي. يُطلق على فقدان كروموسوم واحد من زوج في مجموعة ثنائية الصيغة الصبغية اسم monosomy، ويسمى الكائن الحي monosomic. تميل الكائنات الأحادية إلى تقليل قابليتها للحياة أو أنها غير قابلة للحياة تمامًا.

تظهر ظاهرة اختلال الصيغة الصبغية أن انتهاك العدد الطبيعي للكروموسومات يؤدي إلى تغيرات في البنية وانخفاض في قدرة الكائن الحي على البقاء.

عقيدة داروين في التباين.

لقد رأى سبب التباين في تأثير البيئة. وميز بين التباين المحدد وغير المحدد. يظهر تباين معين لدى الأفراد الذين تعرضوا لبعض التأثيرات المحددة، والتي يمكن اكتشافها بسهولة في بعض الحالات. هذا الشكل من التباين يسمى التعديل. يتجلى التباين غير المؤكد (هذه الطفرات) في بعض الأفراد ويحدث في اتجاهات مختلفة. أثناء دراسة مظهر التباين، اكتشف داروين العلاقة بين التغييرات مختلف الأجهزةوأنظمتها في الجسم. ويسمى هذا التباين بالارتباط أو الارتباط. يكمن في حقيقة أن التغيير في أي عضو دائمًا أو تقريبًا يستلزم دائمًا تغييرًا في الأعضاء الأخرى أو وظائفها. ويستند التباين الارتباطي على العمل تعدد المظهر للجينات.

يُدخل التباين التنوع في الكائنات الحية، وتنقل الوراثة هذه التغييرات إلى الأحفاد.

الانقسام هو انقسام غير مباشر للخلايا، وحركية النواة، [~ 1] الطريقة الأكثر شيوعًا لتكاثر الخلايا حقيقية النواة. تكمن الأهمية البيولوجية للانقسام الفتيلي في التوزيع المتطابق تمامًا للكروموسومات بين النوى الوليدة، مما يضمن تكوين خلايا وليدة متطابقة وراثيًا ويحافظ على الاستمرارية في عدد من أجيال الخلايا.

يتكون الانقسام من أربع مراحل: الطور التمهيدي، الطور الاستوائي، الطور الانفصالي، الطور النهائي.

في الطور التمهيدييزداد حجم النواة، وتصبح الكروموسومات مرئية بسبب التصاعد الحلزوني، ويتباعد مركزان مركزيان إلى قطبي الخلية. ونتيجة لتصاعد الكروموسومات، يصبح من المستحيل قراءة المعلومات الوراثية من الحمض النووي

وتوقف تخليق الحمض النووي الريبي. تمتد خيوط مغزل الكروماتين بين القطبين: يتم تشكيل جهاز يضمن انحراف الكروموسومات إلى أقطاب الخلية. في نهاية الطور التمهيدي، ينقسم الغلاف النووي إلى أجزاء منفصلة، تقترب حوافها من بعضها البعض. تتشكل حويصلات صغيرة تشبه الشبكة الإندوبلازمية.

أثناء الطور التمهيدي، تستمر الكروموسومات في التصاعد والتكثيف والقصر. بعد انهيار الغشاء النووي، تقع الكروموسومات بحرية وعشوائية في السيتوبلازم.

في الطوريةيصل تصاعد الكروموسوم إلى الحد الأقصى، وتندفع الكروموسومات المختصرة إلى خط استواء الخلية، الواقعة على مسافة متساوية من القطبين. يمكن ملاحظة أن الكروموسومات تتكون من كروماتيدين متصلين فقط في السنترومير. تقع المناطق المركزية للكروموسومات في نفس المستوى. لقد تم بالفعل تشكيل المغزل الانقسامي بالكامل بحلول هذا الوقت. تنتقل بعض خيوط المغزل من عمود إلى عمود - وهي خيوط متصلة. خيوط أخرى - الكروموسومات - تربط القطبين بالنتروميرات في الكروموسومات.

في الطور الانفصالييتم فصل السنتروميرات، ومنذ هذه اللحظة تصبح الكروماتيدات الشقيقة كروموسومات ابنة مستقلة. يتم توفير آلية حركة الكروموسومات الابنة إلى أقطاب الخلية بواسطة العمليات التالية. أولاً، عن طريق انزلاق حبلا الكروموسومات للمغزل الذي يرتبط به الكروموسوم. ثانيا، عن طريق انقسام شظايا خيط الكروموسومات بواسطة الإنزيمات في منطقة مركز الخلية (أو المنطقة المركزية)، ونتيجة لذلك يتم تقصير الخيط ويجعل الكروموسوم أقرب إلى القطب. وهكذا، في الطور الانفصالي، تتضاعف كروماتيدات الكروموسومات في الطور البيني وتتباعد بدقة إلى أقطاب الخلية. في هذه اللحظة، تحتوي الخلية على مجموعتين ثنائي الصبغيات من الكروموسومات الانقسام الميتوزي ينتهي بالطور النهائي.تتجمع الكروموسومات عند القطبين اليائسين وتصبح بالكاد مرئية. يتكون الغلاف النووي من الهياكل الغشائية للسيتوبلازم. في الخلايا الحيوانية، ينقسم السيتوبلازم بسبب انقباض جسم الخلية إلى قسمين أصغر، يحتوي كل منهما على مجموعة ثنائية الصبغيات من الكروموسومات. في الخلايا النباتية، ينشأ الغشاء السيتوبلازمي في منتصف الخلية ويمتد إلى محيطها، فيقسم الخلية إلى نصفين. بعد تكوين الغشاء السيتوبلازمي المستعرض، يظهر جدار السليلوز في الخلايا النباتية. بدءًا من البويضة المخصبة - الزيجوت - تحتوي جميع الخلايا الوليدة المتكونة نتيجة الانقسام الفتيلي على نفس مجموعة الكروموسومات ونفس الجينات، مما يضمن استمرارية النمط الجيني على مدى سلسلة من أجيال الخلايا. وهكذا، فإن المعنى البيولوجي للانقسام الفتيلي كوسيلة لانقسام الخلايا يكمن في التوزيع الدقيق للمادة الوراثية بين الخلايا الوليدة. نتيجة للانقسام الفتيلي، تتلقى كلتا الخليتين الابنتين مجموعة ثنائية الصبغيات من الكروموسومات. الأهمية البيولوجية للانقسام الفتيلي. إن ثبات البنية والأداء الصحيح للأعضاء والأنسجة في كائن متعدد الخلايا سيكون مستحيلاً دون الحفاظ على نفس المجموعة من المادة الوراثية في أجيال لا حصر لها من الخلايا. يوفر الانقسام الميتوزي مظاهر مهمة للنشاط الحيوي: التطور الجنيني، والنمو، وترميم الأعضاء والأنسجة بعد التلف، والحفاظ على السلامة الهيكلية للأنسجة مع الفقد المستمر للخلايا أثناء عملها (استبدال خلايا الدم الحمراء الميتة، وخلايا الجلد التالفة ، ظهارة الأمعاء، الخ). في الأوليات، يضمن الانقسام التكاثر اللاجنسي.

الانقسام الاختزالي ومراحله.

الانقسام الاختزالي هو انقسام الخلايا الذي يتم فيه تقليل عدد الكروموسومات وتحدث إعادة تركيبها في الخلايا الابنة مقارنة بالخلية الأم. الانقسام الاختزالي هو أساس التكاثر الجنسي، حيث لا يكون النسل متطابقًا مع الوالدين. أهم دور تطوري لها هو كونها حاجزًا أمام مجموعات غير قابلة للحياة من الكروموسومات والجينات. يحدث الانقسام الاختزالي على مرحلتين، الأولى تسمى الاختزال (خلال هذه المرحلة بالذات ينخفض عدد الكروموسومات في الخلايا الوليدة إلى النصف)، والثانية مكافئة (ونتيجة لذلك يتم توزيع الكروموسومات بالتساوي بين الخلايا الوليدة، شبيه بالانقسام الفتيلي). مع انخفاض عدد الكروموسومات نتيجة الانقسام الاختزالي دورة الحياةهناك انتقال من المرحلة ثنائية الصيغة الصبغية إلى المرحلة الفردية.

نظرًا لحقيقة أنه في مرحلة الاختزال الأولى، يحدث اندماج (اقتران) للكروموسومات المتماثلة، فإن المسار الصحيح للانقسام الاختزالي ممكن فقط في الخلايا ثنائية الصيغة الصبغية أو حتى في متعددات الصبغيات (الخلايا رباعية الصبغيات، وسداسي الصبغيات، وما إلى ذلك). . يمكن أن يحدث الانقسام الاختزالي أيضًا في الخلايا متعددة الصبغيات الفردية (الخلايا الثلاثية والخماسية الصبغية وما إلى ذلك)، ولكن فيها، نظرًا لعدم القدرة على ضمان الاندماج الزوجي للكروموسومات في الطور الأول، يحدث انحراف الكروموسوم مع اضطرابات تعرض للخطر صلاحية الخلية أو نموها منه كائن أحادي الصيغة الصبغية متعدد الخلايا.

مراحل الانقسام الاختزالي

يتكون الانقسام الاختزالي من قسمين متتاليين مع فترة فاصلة قصيرة بينهما.

المرحلة الأولى - المرحلة الأولى من القسم الأول معقدة للغاية وتتكون من 5 مراحل:

o اللبتوتين أو الليبتونيما - تعبئة الكروموسومات، وتكثيف الحمض النووي لتكوين الكروموسومات على شكل خيوط رفيعة (يتم تقصير الكروموسومات).

o الزيجوتين أو الزيجونيما - يحدث الاقتران - انضمام الكروموسومات المتماثلة مع تكوين هياكل تتكون من اثنين من الكروموسومات المتصلة، تسمى رباعيات أو ثنائية التكافؤ وضغطها الإضافي.

o Pachytene أو pachynema - (أطول مرحلة) عبور (عبور)، تبادل المقاطع بين الكروموسومات المتماثلة؛ تظل الكروموسومات المتماثلة متصلة ببعضها البعض.

o Diplotene أو diplonema - يحدث تكثيف جزئي للكروموسومات، بينما يمكن أن يعمل جزء من الجينوم، وتحدث عمليات النسخ (تكوين الحمض النووي الريبي)، والترجمة (تخليق البروتين)؛ تظل الكروموسومات المتماثلة متصلة ببعضها البعض. في بعض الحيوانات، تكتسب الكروموسومات الموجودة في البويضات في هذه المرحلة من الطور الانتصافي شكل كروموسوم لامبرش المميز.

o Diakinesis - يتكثف الحمض النووي إلى الحد الأقصى مرة أخرى، وتتوقف العمليات الاصطناعية، ويذوب الغشاء النووي؛ تتباعد المريكزات باتجاه القطبين؛ تظل الكروموسومات المتماثلة متصلة ببعضها البعض.

بحلول نهاية الطور الأول، تهاجر المريكزات إلى أقطاب الخلية، وتتشكل خيوط المغزل، ويتم تدمير الغشاء النووي والنواة.

الطور الاستوائي الأول - تصطف الكروموسومات ثنائية التكافؤ على طول خط استواء الخلية.

الطور الانفصالي الأول - تنقبض الأنابيب الدقيقة، وتنقسم الثنائيات، وتنتقل الكروموسومات إلى القطبين. من المهم أن نلاحظ أنه بسبب اقتران الكروموسومات في الزيجوتين، فإن الكروموسومات بأكملها، التي تتكون من كروماتيدين لكل منهما، تتباعد نحو القطبين، وليس الكروماتيدات الفردية، كما هو الحال في الانقسام.

Telophase I - تظهر الكروموسومات despiral والغلاف النووي.

يتبع التقسيم الثاني للانقسام الاختزالي مباشرة بعد الطور الأول، بدون طور بيني واضح: لا توجد فترة S، لأن تكرار الحمض النووي لا يحدث قبل الانقسام الثاني.

المرحلة الثانية - يحدث تكاثف الكروموسوم، وينقسم مركز الخلية وتتباعد منتجات انقسامها إلى قطبي النواة، ويتم تدمير الغشاء النووي، ويتشكل مغزل الانشطار.

الطورية الثانية - توجد الكروموسومات غير المتكافئة (التي تتكون من اثنين من الكروماتيدات) عند "خط الاستواء" (على مسافة متساوية من "أقطاب" النواة) في نفس المستوى، وتشكل ما يسمى بلوحة الطورية.

الطور الانفصالي الثاني - تنقسم أحاديات التكافؤ وتنتقل الكروماتيدات إلى القطبين.

Telophase II - تظهر الكروموسومات despiral والغلاف النووي.

ونتيجة لذلك، يتم تشكيل أربع خلايا أحادية الصيغة الصبغية من خلية ثنائية الصيغة الصبغية واحدة. في الحالات التي يرتبط فيها الانقسام الاختزالي بتكوين الأمشاج (على سبيل المثال، في الحيوانات متعددة الخلايا)، أثناء تطور البيض، يكون القسمان الأول والثاني من الانقسام الاختزالي غير متساويين بشكل حاد. ونتيجة لذلك، يتم تشكيل بيضة أحادية الصيغة الصبغية واثنين من أجسام الاختزال المزعومة.