تقسيم السيتوبلازم أثناء الانقسام والانقسام الاختزالي. دورة الخلية

الانقسام الاختزالي- هذه طريقة للتقسيم غير المباشر للخلايا الجرثومية الأولية (2p2s) ، بوصةمما يؤدي إلى تكوين خلايا أحادية الصيغة الصبغية (lnlc) ، وغالبًا ما يكون الجنس.

على عكس الانقسام الفتيلي ، يتكون الانقسام الاختزالي من قسمين متتاليين من الخلايا ، يسبق كل منهما طور بيني (الشكل 2.53). يسمى القسم الأول من الانقسام الاختزالي (الانقسام الاختزالي الأول) اختزال،لأنه في هذه الحالة ينخفض ​​عدد الكروموسومات إلى النصف ، وينخفض ​​القسم الثاني (الانقسام الاختزالي II) -المعادلةلأنه في هذه العملية يتم الحفاظ على عدد الكروموسومات (انظر الجدول 2.5).

الطور الأوليستمر بالمثل إلى الطور البيني للانقسام. الانقسام الاختزالي الأولتنقسم إلى أربع مراحل: الطور الأول ، الطور الأول ، الطور الأول ، الطور الطور الأول. الطور الأولتحدث عمليتان رئيسيتان - الاقتران والعبور. اقتران- هذه هي عملية اندماج الكروموسومات المتجانسة (المزدوجة) على طول الطول. يتم الاحتفاظ بأزواج الكروموسومات التي تشكلت أثناء الاقتران حتى نهاية الطور الأول.

تقفز فوق. أو تجاوزت- التبادل المتبادل للمناطق المتجانسة من الكروموسومات المتجانسة (الشكل 2.54). نتيجة العبور ، تكتسب الكروموسومات التي يتلقاها الكائن الحي من كلا الوالدين مجموعات جديدة من الجينات ، مما يؤدي إلى ظهور ذرية متنوعة وراثيًا. في نهاية الطور الأول ، كما في طور الانقسام الفتيلي ، تختفي النواة ، وتتباعد المريكزات نحو أقطاب الخلية ، ويتفكك الغلاف النووي.

فيالطور الأولتصطف أزواج من الكروموسومات على طول خط استواء الخلية ، وترتبط الأنابيب الدقيقة المغزلية بوسطها.

في طور الأولتتباعد الكروموسومات المتجانسة الكاملة المكونة من كروماتيدات إلى القطبين.

في الطور الأولحول مجموعات من الكروموسومات في أقطاب الخلية ، تتشكل الأغشية النووية ، وتتشكل النوى.

الحركية الخلوية أنايوفر تقسيم السيتوبلازم للخلايا الوليدة.

تكون الخلايا الوليدة الناتجة عن الانقسام الاختزالي I (1n2c) غير متجانسة وراثيًا ، لأن صبغياتها ، المنتشرة عشوائياً في أقطاب الخلية ، تحتوي على جينات غير متكافئة.

الطور البيني الثانيقصير جدًا ، نظرًا لأن مضاعفة الحمض النووي لا تحدث فيه ، أي لا توجد فترة S.

الانقسام الاختزالي الثانيتنقسم أيضًا إلى أربع مراحل: الطور الثاني ، الطور الثاني ، الطور الثاني ، الطور الثاني. في الطور الثانيتحدث نفس العمليات كما في المرحلة الأولى ، باستثناء الاقتران والعبور.

في الطور الثانيتوجد الكروموسومات على طول خط الاستواء للخلية.

في طور الثانيتنقسم الكروموسومات عند السنترومير وتمتد الكروماتيدات نحو القطبين.

في الطور الثانيتتشكل الأغشية النووية والنوى حول مجموعات من الكروموسومات الابنة.

بعد الحركية الخلوية IIالصيغة الجينية لجميع الخلايا الوليدة الأربعة - 1n1c ،ومع ذلك ، لديهم جميعًا مجموعة مختلفة من الجينات ، والتي تنتج عن العبور والتوليفة العشوائية لكروموسومات الأم والأب في الخلايا الوليدة.

تتكون جميع الكائنات الحية من خلايا ، فهي قادرة على التطور والتكاثر والنمو. الانقسام والانقسام الاختزالي هما طريقتان لتقسيم الخلايا. بمساعدتهم تتكاثر الخلايا. هاتان الطريقتان متشابهتان جدًا. يتكون الانقسام والانقسام الاختزالي من نفس المراحل. استنساخ عن طريق الانقسام الاختزالي الخلايا الجنسية، وبمساعدة الانقسام - جسدي.

الانقسام الاختزالي- يمكن أن تؤدي عملية انقسام الخلايا إلى تكوين الأمشاج.

الانقسام المتساوي- عملية الانقسام غير المباشر للخلايا حقيقية النواة. بفضله ، تنقسم خلايا الفطريات والنباتات والحيوانات.

أوجه التشابه والاختلاف بين الانقسام والانقسام الاختزالي:

• يمكن أن ينقل الانقسام المتساوي المعلومات من خلية إلى أخرى. ينتقل الانقسام الاختزالي بدوره من جيل إلى جيل.
• الانقسام المتساوي هو الطريقة العالمية لتكاثر جميع خلايا الجسم. الانقسام الاختزالي هو طريقة إنتاج البويضات والحيوانات المنوية.
• ينتج الانقسام الاختزالي 4 خلايا. ينتج عن الانقسام الخيطي تكوين خليتين.
• خلال الانقسام الاختزالي ، تتلقى الخلية مجموعة أحادية الصيغة الصبغية - انخفاض في عدد الكروموسومات. أثناء الانقسام ، تظل الخلايا ثنائية الصبغيات - لا يتغير عدد الكروموسومات.
• يتكون الانقسام الاختزالي من قسمين ، بينما يتكون الانقسام من قسمين.

1. كيف يختلف الانقسام عن الانقسام الاختزالي؟

إجابه. الانقسام الخيطي هو تقسيم عالمي للخلايا الجسدية ، ونتيجة لذلك تتشكل خليتان ابنتان من الخلية الأصلية (الأم) ، المتطابقة وراثيًا مع الأم.

الانقسام الاختزالي - طريقة خاصةالانقسام ، ونتيجة لذلك تتشكل 4 خلايا بمجموعة من الكروموسومات مقسومة إلى النصف مقارنة بالأم (عادةً ما يتم تكوين الخلايا ذات مجموعة الصبغيات الفردية) ، وتكون جميع الخلايا الناتجة مختلفة وراثيًا عن بعضها البعض.

في الانقسام الاختزالي ، لا يحدث انقسام واحد (كما هو الحال في الانقسام) ، ولكن قسمين متتاليين - الاختزال والمعادلة.

في الانقسام الاختزالي (في الطور الأول للقسم الأول) ، يحدث اقتران الكروموسومات المتجانسة والعبور ، ولكن في الانقسام لا يحدث ذلك.

في طور الطور الأول من الانقسام الاختزالي ، لا تتباعد الكروماتيدات إلى القطبين ، ولكن الكروموسومات الكاملة

2. ما هي مراحل الانقسام هل تعرف؟

إجابه. هناك أربع مراحل للانقسام الفتيلي: الطور الأولي ، الطور الفوقي ، الطور الطوري ، الطور النهائي. في الطور الأولي ، تكون المريكزات مرئية بوضوح - التكوينات الموجودة في مركز الخلية وتلعب دورًا في تقسيم الكروموسومات الوليدة للحيوانات. المريكزات تنقسم وتتباعد إلى أقطاب مختلفة من الخلية. تمتد الأنابيب الدقيقة من المريكزات ، وتشكل ألياف المغزل ، التي تنظم تباعد الكروموسومات إلى أقطاب الخلية المنقسمة.

في نهاية الطور الأولي ، يتفكك الغشاء النووي ، وتختفي النواة تدريجياً ، وتتصاعد الكروموسومات ونتيجة لذلك تقصر وتتسمك ، ويمكن بالفعل ملاحظتها تحت المجهر الضوئي. يتم رؤيتها بشكل أفضل في المرحلة التالية من الانقسام - الطور الفوقي.

في الطور الاستوائي ، توجد الكروموسومات في المستوى الاستوائي للخلية. من الواضح أن كل كروموسوم ، يتكون من كروماتيدات ، له انقباض - السنترومير. ترتبط الكروموسومات بخيط المغزل بواسطة مراكزها المركزية. بعد تقسيم السنترومير ، يصبح كل كروماتيد كروموسوم ابنة مستقل.

ثم تأتي المرحلة التالية من الانقسام الفتيلي - طور الطور ، حيث تتباعد الصبغيات الابنة (كروماتيدات لكروموسوم واحد) إلى أقطاب مختلفة من الخلية.

المرحلة التالية من انقسام الخلية هي الطور النهائي. يبدأ بعد أن تصل كروموسومات الابنة ، المكونة من كروماتيد واحد ، إلى أقطاب الخلية. في هذه المرحلة ، تتفكك الكروموسومات مرة أخرى وتكتسب نفس الشكل الذي كانت عليه قبل أن يبدأ انقسام الخلية في الطور البيني (خيوط رفيعة طويلة). ينشأ حولهم غلاف نووي ، وتتشكل نواة في النواة ، حيث يتم تصنيع الريبوسومات. في عملية انقسام السيتوبلازم ، يتم توزيع جميع العضيات (الميتوكوندريا ، مجمع جولجي ، الريبوسومات ، إلخ) بشكل متساوٍ إلى حد ما بين الخلايا الوليدة.

الأسئلة بعد §28

1. ما هو موت الخلايا المبرمج؟

إجابه. في البروتوزوا والبكتيريا ، يكون الانقسام الخلوي هو الطريقة الرئيسية للتكاثر. الأميبا ، على سبيل المثال ، لا تخضع للموت الطبيعي ، وبدلاً من الموت ، تنقسم ببساطة إلى خليتين جديدتين. من الواضح أن خلايا الكائن متعدد الخلايا لا يمكن أن تنقسم إلى أجل غير مسمى ، وإلا فإن جميع الكائنات ، بما في ذلك البشر ، ستصبح خالدة. لا يحدث هذا لأن الحمض النووي للخلية يحتوي على "جينات موت" خاصة يتم تنشيطها عاجلاً أم آجلاً. يؤدي هذا إلى تكوين بروتينات خاصة تقتل هذه الخلية: فهي تتقلص وتتلف عضياتها وأغشيتها ، ولكن بطريقة يمكن إعادة استخدام أجزائها. يسمى موت الخلية "المبرمج" هذا بالاستماتة. ولكن منذ "ولادتها" حتى موت الخلايا المبرمج ، تمر الخلية بالعديد من دورات الخلية الطبيعية. في أنواع مختلفةالكائنات الحية ، تأخذ دورة الخلية وقت مختلف: في البكتيريا - حوالي 20 دقيقة ، في أحذية ciliates - من 10 إلى 20 ساعة. خلايا أنسجة الكائنات متعددة الخلايا على المراحل الأولىينقسم تطورها في كثير من الأحيان ، ثم يتم إطالة دورات الخلية بشكل كبير. على سبيل المثال ، بعد الولادة مباشرة ، تنقسم الخلايا العصبية للحيوانات بشكل متكرر: يتشكل 80٪ من الدماغ في ذلك الوقت. ومع ذلك ، فإن معظم هذه الخلايا سرعان ما تفقد قدرتها على الانقسام ، وبعضها يعيش دون انقسام حتى الموت الطبيعي للحيوان منذ الشيخوخة.

2. ما تسمى الدورة الانقسامية؟

إجابه. مكون إلزاميكل دورة خلية هي دورة انقسامية ، والتي تتضمن تحضير الخلية لعملية الانقسام والانقسام نفسه. بالإضافة إلى ذلك ، تشمل دورة الحياة طويلة أو فترات قصيرةالراحة ، عندما تؤدي الخلية وظائفها في الجسم. بعد كل فترة من هذه الفترات ، يجب أن تذهب الخلية إما إلى الدورة الانقسامية أو إلى موت الخلايا المبرمج.

3. ما هي العمليات التي تحدث في الخلية أثناء الطور البيني؟

إجابه. يسمى تحضير الخلية للانقسام الطور البيني. يتكون من ثلاث فترات.

فترة ما قبل التخليق (G1) هي أطول جزء من الطور البيني. يمكن أن يستمر في أنواع مختلفة من الخلايا من 2-3 ساعات إلى عدة أيام. تتبع هذه الفترة مباشرة الانقسام السابق ، الذي تنمو خلاله الخلية ، وتتراكم الطاقة والمواد لتكرار الحمض النووي اللاحق.

الفترة التخليقية (S) ، والتي تستمر عادة من 6 إلى 10 ساعات ، تتضمن تكرار الحمض النووي ، وتخليق البروتينات اللازمة لتكوين الكروموسومات ، وزيادة كمية الحمض النووي الريبي. بحلول نهاية هذه الفترة ، يتكون كل كروموسوم بالفعل من كروماتيدات متطابقة متصلة ببعضها البعض في السنترومير. في نفس الفترة ، يتضاعف المريكزون.

تحدث فترة ما بعد التخليق (G2) بعد مضاعفة الكروموسوم. تستمر من 2 إلى 5 ساعات ؛ خلال هذا الوقت ، تتراكم الطاقة من أجل الانقسام الفتيلي القادم ويتم تصنيع بروتينات الأنابيب الدقيقة ، والتي تشكل لاحقًا مغزل الانقسام. الآن يمكن أن تبدأ الخلية الانقسام.

قبل الشروع في وصف طرق انقسام الخلايا ، دعونا نفكر في عملية تكرار الحمض النووي ، ونتيجة لذلك تتشكل الكروماتيدات الشقيقة في الفترة الاصطناعية.

4. في أي فترة من الطور البيني يحدث تكرار الحمض النووي؟

إجابه. يسمى تكرار جزيء الحمض النووي أيضًا النسخ المتماثل أو المضاعفة. أثناء التكاثر ، يتم فك جزء من جزيء الحمض النووي "الأمومي" إلى خيطين بمساعدة إنزيم خاص ، ويتحقق ذلك عن طريق كسر الروابط الهيدروجينية بين القواعد النيتروجينية التكميلية: الأدينين - الثايمين والجوانين - السيتوزين. علاوة على ذلك ، لكل نوكليوتيد من خيوط DNA المتباينة ، يقوم إنزيم DNA polymerase بضبط النيوكليوتيدات التكميلية. وهكذا ، يتم تكوين جزيئين من DNA مزدوج الشريطة ، يتضمن كل منهما خيطًا واحدًا من الجزيء "الأصل" وجزء آخر مركب حديثًا ("الابنة"). هذان جزيء الحمض النووي متطابقان تمامًا.

التحضير لـ ZNO. مادة الاحياء.
الملخص 34. دورة الخلية. الانقسام المتساوي. الانقسام الاختزالي

دورة الخلية

دورة الخلية- حياة الخلية من لحظة ظهورها إلى انقسامها أو موتها. أحد المكونات الإلزامية لدورة الخلية هو الدورة الانقسامية ، والتي تشمل فترة التحضير للانقسام والانقسام المناسب. هناك مرحلتان رئيسيتان: الطور البينيوانقسام الخلايا الانقسام المتساويأو الانقسام الاختزالي).
الطور البينييتكون من ثلاث فترات: ما قبل التخليق ، أو ما بعد التجلط ، - G 1 ، الاصطناعية - S ، ما بعد التخليق ، أو ما قبل الولادة ، - G 2.

الانقسام المتساوي

الانقسام المتساوي- الطريقة الرئيسية لتقسيم الخلايا حقيقية النواة ، حيث يتم مضاعفة المادة الوراثية أولاً ، ثم توزيع موحدبين الخلايا الوليدة.

هناك أربع مراحل للانقسام الفتيلي: الطور الأول , الطورية , طور و الطور . قبل الانقسام ، تستعد الخلية للانقسام أو الطور البيني.
فترة ما قبل التصنيع (2ن 2ج، أين ن- عدد الكروموسومات ، مع- عدد جزيئات الحمض النووي) - نمو الخلايا ، وتفعيل عمليات التخليق البيولوجي ، والتحضير للفترة القادمة.
الفترة التركيبية (2ن 4ج) هو تكرار الحمض النووي.
فترة ما بعد التخليق (2ن 4ج) - تحضير الخلية للانقسام والتوليف وتراكم البروتينات والطاقة للتقسيم القادم ، وزيادة عدد العضيات ومضاعفة المريكزات.
الطور الأول (2ن 4ج) - تفكيك الأغشية النووية ، تباعد المريكزات إلى أقطاب مختلفة للخلية ، تشكيل خيوط مغزل انشطار ، "اختفاء" النوى ، تكثيف الكروموسومات ثنائية الكروماتيد.
الطورية (2ن 4ج) - محاذاة الكروموسومات ثنائية الكروماتيد الأكثر تكثيفًا في المستوى الاستوائي للخلية (لوحة الطور الطوري) ، وربط ألياف المغزل بنهاية واحدة للمريكزات ، والآخر - إلى مركز الكروموسومات.
طور (4ن 4ج) - تقسيم الكروموسومات ثنائية الكروماتيدات إلى كروماتيدات وتباعد هذه الكروماتيدات الشقيقة إلى أقطاب متقابلة للخلية (في هذه الحالة ، تصبح الكروموسومات أحادية الكروماتيدات مستقلة).
Telophase (2ن 2جفي كل خلية ابنة) - تفكيك الكروموسومات ، وتشكيل أغشية نووية حول كل مجموعة من الكروموسومات ، وتفكك خيوط مغزل الانشطار ، وظهور النواة ، وتقسيم السيتوبلازم (استئصال الخلية). يحدث استئصال الخلايا في الخلايا الحيوانية بسبب ثلم الانشطار ، في زرع الخلايا- بسبب لوحة الخلية.
الأهمية البيولوجيةالانقسام المتساوي.تكون الخلايا الوليدة نتيجة طريقة التقسيم هذه متطابقة وراثيا مع الأم. يضمن الانقسام المتساوي ثبات مجموعة الكروموسوم في عدد من أجيال الخلايا. تكمن وراء عمليات مثل النمو والتجديد والتكاثر اللاجنسي وما إلى ذلك.

الانقسام الاختزالي

الانقسام الاختزالي- هذه طريقة خاصة لتقسيم الخلايا حقيقية النواة ، ونتيجة لذلك يحدث انتقال الخلايا من حالة ثنائية الصبغيات إلى حالة أحادية الصيغة الصبغية. يتكون من قسمين متتاليين متتاليين يسبقهما تكرار واحد للحمض النووي.
أول تقسيم انتصافي(الانقسام الاختزالي 1) يسمى الاختزال ، لأنه خلال هذا الانقسام ينخفض ​​عدد الكروموسومات إلى النصف: من خلية ثنائية الصبغيات (2 ن 4ج) شكل اثنين أحادي العدد (1 ن 2ج).
الطور البيني 1(في البداية - 2 ن 2ج، في النهاية - 2 ن 4ج) - تخليق وتراكم المواد والطاقة اللازمة لتنفيذ كلا القسمين ، وزيادة حجم الخلية وعدد العضيات ، ومضاعفة المريكزات ، وتكاثر الحمض النووي ، والتي تنتهي بالمرحلة الأولى.
الطور 1 (2ن 4ج) - تفكيك الأغشية النووية ، وتباعد المريكزات إلى أقطاب مختلفة من الخلية ، وتشكيل خيوط مغزل انشطار ، و "اختفاء" النوى ، وتكثيف الكروموسومات ثنائية الكروماتيد ، واقتران الكروموسومات المتجانسة والعبور. اقتران- عملية التقارب والتشابك للكروموسومات المتجانسة. زوج من تصريف الكروموسومات المتجانسة يسمى ثنائي التكافؤ. تقفز فوق. أو تجاوزت- عملية تبادل المناطق المتجانسة بين الكروموسومات المتجانسة.
الطور 1 (2ن 4ج) - محاذاة ثنائية التكافؤ في المستوى الاستوائي للخلية ، والتعلق بألياف المغزل مع أحد طرفي المريكزات ، والآخر - إلى مراكز الكروموسومات.
الطور 1 (2ن 4ج) - الاختلاف العشوائي المستقل للكروموسومات ثنائية الكروماتيد إلى أقطاب الخلية المتقابلة (من كل زوج من الكروموسومات المتجانسة ، ينتقل أحد الكروموسومات إلى قطب واحد ، والآخر إلى الآخر) ، وإعادة تركيب الكروموسومات.
Telophase 1 (1ن 2جفي كل خلية) - تكوين أغشية نووية حول مجموعات من الكروموسومات ثنائية الكروماتيد ، وتقسيم السيتوبلازم. في العديد من النباتات ، تنتقل الخلية من الطور الأول على الفور إلى الطور الثاني.
الانقسام الانتصافي الثاني (الانقسام الاختزالي 2)يسمى المعادلة.
الطور البيني 2أو الحركية(1n 2c) ، هو فاصل قصير بين الانقسامات الانتصافية الأولى والثانية التي لا يحدث خلالها تكرار الحمض النووي. خاصية الخلايا الحيوانية.
الطور 2 (1ن 2ج) - تفكيك الأغشية النووية ، وتباعد المريكزات إلى أقطاب مختلفة من الخلية ، وتشكيل خيوط مغزل الانشطار.
الطور 2 (1ن 2ج) - محاذاة الكروموسومات ثنائية الكروماتيد في المستوى الاستوائي للخلية (لوحة الطور الطوري) ، وربط ألياف المغزل بنهاية واحدة للمريكزات ، والآخر - إلى مركز الكروموسومات ؛ 2 كتلة من تكوين البويضات في البشر.
أنافاس 2 (2ن 2 ج) - تقسيم الكروموسومات ثنائية الكروماتيد إلى كروماتيدات وتباعد هذه الكروماتيدات الشقيقة إلى أقطاب متقابلة للخلية (في هذه الحالة ، تصبح الكروموسومات أحادية الكروماتيدات مستقلة) ، إعادة اتحاد الكروموسومات.
Telophase 2 (1ن 1جفي كل خلية) - تفكيك الكروموسومات ، وتشكيل الأغشية النووية حول كل مجموعة من الكروموسومات ، وتفكك خيوط المغزل الانشطاري ، وظهور النواة ، وتقسيم السيتوبلازم (استئصال الخلية) مع تكوين أربع خلايا أحادية الصيغة الصبغية مثل نتيجة.
الأهمية البيولوجية للانقسام الاختزالي.الانقسام الاختزالي هو الحدث المركزي لتولد الأمشاج في الحيوانات وتكوين الأبواغ في النباتات. نظرًا لكونه أساس التباين التوليفي ، فإن الانقسام الاختزالي يضمن التنوع الجيني للأمشاج.

أميتوسيس

أميتوسيس- الانقسام المباشر لنواة الطور البيني عن طريق الانقباض دون تكوين الكروموسومات ، خارج الدورة الانقسامية. يوصف للشيخوخة ، والتغير مرضيًا ومحكوم عليه بخلايا الموت. بعد amitosis ، الخلية غير قادرة على العودة إلى دورة الانقسام الطبيعي.

هدف:يعمق الطلاب معرفتهم بأشكال تكاثر الكائنات الحية ؛ يتم تشكيل مفاهيم جديدة حول الانقسام والانقسام الاختزالي وأهميتها البيولوجية.

معدات:

1. الوسائل التعليمية البصرية: طاولات ، ملصقات
2. الوسائل التقنيةالتدريب: السبورة التفاعلية ، عروض الوسائط المتعددة ، برامج الكمبيوتر التعليمية.

خطة الدرس:

1. تنظيم الوقت
2. تكرار.
   1. ما هو التكاثر؟
   2. ما أنواع التكاثر التي تعرفها؟ هل يمكنك تحديدها؟
   3. قائمة أمثلة على التكاثر اللاجنسي؟ أعط أمثلة.
   4. الأهمية البيولوجية للتكاثر اللاجنسي؟
   5. أي نوع من التكاثر يسمى الجنسي؟
   6. ما هي الخلايا الجنسية التي تعرفها؟
   7. كيف تختلف الأمشاج عن الخلايا الجسدية؟
   8. ما هو الاخصاب؟
   9. ما هي مزايا التكاثر الجنسي على التكاثر اللاجنسي؟
3. تعلم مواد جديدة

خلال الفصول

يعتمد نقل المعلومات الوراثية والتكاثر وكذلك النمو والتطور والتجديد على أهم عملية - انقسام الخلية. يكمن الجوهر الجزيئي للانقسام في قدرة الحمض النووي على مضاعفة الجزيئات ذاتيًا.

اعلان عن موضوع الدرس.منذ مراحل الانقسام والانقسام الاختزالي في بعبارات عامةلقد درسنا بالفعل في الصف التاسع ، ومهمة علم الأحياء العام هي النظر في هذه العملية على المستوى الجزيئي والكيميائي الحيوي. بخصوص انتباه خاصسنركز على التغيير في الهياكل الصبغية.

الخلية ليست فقط وحدة بنية ووظيفة في الكائنات الحية ، ولكنها أيضًا وحدة وراثية. هذه وحدة من الوراثة والتنوع ، تتجلى في عملية انقسام الخلايا. الجين هو الناقل الأولي للخصائص الوراثية للخلية. الجين هو جزء من جزيء DNA يتكون من عدة مئات من النيوكليوتيدات ، والذي يشفر بنية جزيء بروتين واحد ومظهر من مظاهر بعض السمات الوراثية للخلية. يشكل جزيء الحمض النووي مع البروتين كروموسومًا. تعتبر كروموسومات النواة والجينات الموضعية فيها الناقلات الرئيسية للخصائص الوراثية للخلية. في بداية الانقسام الخلوي ، تقصر الصبغيات وتصبغ بشكل مكثف بحيث تصبح مرئية بشكل فردي.

في الخلية المنقسمة ، يكون للكروموسوم شكل قضيب مزدوج ويتكون من نصفين أو كروماتيدات مفصولة بفجوة على طول محور الكروموسوم. يحتوي كل كروماتيد على جزيء DNA واحد.

يتغير التركيب الداخلي للكروموسومات وعدد خيوط الدنا فيها دورة الحياةالخلايا.

أذكر: ما هي دورة الخلية؟ ما هي مراحل دورة الخلية؟ ماذا يحدث في كل مرحلة؟

يشمل الطور البيني ثلاث فترات.

تحدث فترة ما قبل التخليق G 1 مباشرة بعد انقسام الخلية. في هذا الوقت ، تصنع الخلية البروتينات ، ATP ، أنواع مختلفة RNA ونيوكليوتيدات الحمض النووي الفردية. تنمو الخلية وتتراكم بشكل مكثف مواد مختلفة. كل كروموسوم خلال هذه الفترة هو كروماتيد مفرد ، المادة الوراثية للخلية محددة 2n 1xp 2c (n هي مجموعة الكروموسومات ، xp هو عدد الكروماتيدات ، c هي كمية الحمض النووي).

في الفترة الاصطناعية S ، يتم إجراء مضاعفة جزيئات الحمض النووي للخلية. نتيجة لمضاعفة الحمض النووي ، يحتوي كل كروموسوم على ضعف كمية الحمض النووي التي كانت موجودة قبل بداية المرحلة S ، لكن عدد الكروموسومات لا يتغير. الآن المجموعة الجينية للخلية هي 2n 2xp 4c ( مجموعة ثنائية الصيغة الصبغية، الكروموسومات ثنائية كروماتيد ، كمية الحمض النووي هي 4).

في الفترة الثالثة من الطور البيني - ما بعد التخليق G 2 - يستمر تخليق RNA والبروتينات وتراكم الطاقة بواسطة الخلية. في نهاية الطور البيني ، يزداد حجم الخلية وتبدأ في الانقسام.

انقسام الخلية.

في الطبيعة ، هناك ثلاث طرق لانقسام الخلايا - الانقسام ، الانقسام ، الانقسام الاختزالي.

تنقسم الكائنات بدائية النواة وبعض الخلايا حقيقية النواة عن طريق amitosis ، على سبيل المثال ، مثانةوكبد الإنسان وكذلك الخلايا القديمة أو التالفة. أولاً ، تنقسم النواة فيها ، ثم تنقسم النواة إلى جزأين أو أكثر عن طريق الانقباض ، وفي نهاية الانقسام ، يتم ربط السيتوبلازم في خليتين أو أكثر من الخلايا الوليدة. توزيع المواد الوراثية والسيتوبلازم ليس موحدًا.

الانقسام المتساوي- طريقة عالمية لتقسيم الخلايا حقيقية النواة ، حيث يتم تكوين خليتين ابنتيتين متشابهتين من خلية أم ثنائية الصبغيات.

مدة الانقسام الفتيلي هي 1-3 ساعات وهناك 4 مراحل في عمليتها: الطور الأولي ، الطور الطوري ، الطور الطوري ، الطور البعيدة.

الطور الأول.عادة ما تكون أطول مرحلة من مراحل انقسام الخلية.

يزداد حجم النواة ، وتتصاعد الكروموسومات. في هذا الوقت ، يتكون الكروموسوم من كروماتيدين متصلين ببعضهما البعض في منطقة الانقباض الأساسي أو السنترومير. ثم تذوب النواة والغلاف النووي - تكمن الكروموسومات في سيتوبلازم الخلية. تتباعد المريكزات إلى أقطاب الخلية وتشكل فيما بينها خيوط مغزل الانقسام ، وفي نهاية الطور الأولي ، يتم ربط الخيوط بسنتروميرات الكروموسومات. المعلومات الجينية للخلية لا تزال كما في الطور البيني (2n 2xp 4c).

الطورية.توجد الكروموسومات بدقة في منطقة خط الاستواء للخلية ، وتشكل لوحة الطور. في مرحلة الطور الرئيسي ، تكون الكروموسومات هي الأقصر ، لأنها في هذا الوقت تكون متصاعدة للغاية ومكثفة. نظرًا لأن الكروموسومات مرئية بوضوح ، فإن حساب ودراسة الكروموسومات يتم عادةً خلال فترة الانقسام هذه. من حيث المدة ، هذه هي أقصر مرحلة من الانقسام الفتيلي ، لأنها تستمر في الوقت الحالي عندما تقع مراكز الكروموسومات المضاعفة بشكل صارم على طول الخط الاستوائي. وفي اللحظة التالية تبدأ المرحلة التالية.

طور.ينقسم كل مركز إلى قسمين ، وتسحب ألياف المغزل المركزية الابنة إلى أقطاب متقابلة. تسحب Centromeres الكروماتيدات المنفصلة معها. يأتي كروماتيد واحد من زوج إلى القطبين - هذه كروموسومات ابنة. كمية المعلومات الجينية في كل قطب الآن (2n 1xp 2s).

اكتمال الانقسام الطور.العمليات التي تحدث في هذه المرحلة هي عكس العمليات التي تمت ملاحظتها في الطور الأولي. عند القطبين ، يحدث تفكك الكروموسومات الابنة ، وتصبح أرق وتصبح بالكاد قابلة للتمييز. تتشكل الأغشية النووية حولها ، ثم تظهر النوى. في الوقت نفسه ، يحدث انقسام السيتوبلازم: في الخلايا الحيوانية - عن طريق الانقباض ، وفي النباتات من منتصف الخلية إلى المحيط. بعد تكوين الغشاء السيتوبلازمي في الخلايا النباتية ، يتم تشكيل غشاء السليلوز. تتكون خليتان ابنتان من مجموعة ثنائية الصبغيات من الكروموسومات أحادية الكروموسومات (2n 1xp 2c).

وتجدر الإشارة إلى أن جميع العمليات التي تحدث في الخلية ، بما في ذلك الانقسام ، هي تحت السيطرة الجينية. تتحكم الجينات في مراحل متتالية من تكرار الحمض النووي ، والحركة ، والتصاعد الحلزوني للكروموسومات ، إلخ.

الأهمية البيولوجية للانقسام:

1. التوزيع الدقيق للكروموسومات ومعلوماتها الوراثية بين الخلايا الوليدة.
2. يضمن ثبات النمط النووي والاستمرارية الجينية في جميع المظاهر الخلوية ؛ لان وإلا فلن يكون من الممكن الحفاظ على ثبات البنية والأداء الصحيح لأعضاء وأنسجة الكائن متعدد الخلايا.
3. يوفر العمليات الحرجةنشاط الحياة - التطور الجنينيوالنمو وإصلاح الأنسجة والأعضاء ، وكذلك التكاثر اللاجنسي للكائنات الحية.

الانقسام الاختزالي

يحدث تكوين الخلايا الجرثومية (الأمشاج) بشكل مختلف عن عملية تكاثر الخلايا الجسدية. إذا اتبع تكوين الأمشاج نفس المسار ، فبعد الإخصاب (اندماج الأمشاج الذكرية والأنثوية) ، سيتضاعف عدد الكروموسومات في كل مرة. ومع ذلك، هذا لا يحدث. يتميز كل نوع بعدد معين ومجموعة محددة من الكروموسومات (النمط النووي).

الانقسام الاختزالي هو نوع خاصالانقسام ، عندما تتشكل الخلايا الجرثومية (الأمشاج) من الخلايا الجسدية ثنائية الصبغيات (2n) للأعضاء التناسلية في الحيوانات والنباتات أو الأبواغ في نباتات الأبواغ مع مجموعة الصبغيات الفردية (ن) في هذه الخلايا. ثم ، في عملية الإخصاب ، تندمج نوى الخلايا الجرثومية ، ويتم استعادة مجموعة الكروموسومات ثنائية الصبغيات (n + n = 2n).

في عملية الانقسام الاختزالي المستمرة ، هناك قسمان متتاليان: الانقسام الاختزالي الأول والانقسام الاختزالي الثاني. في كل قسم ، نفس المراحل كما في الانقسام ، ولكن تختلف في المدة والتغيرات في المادة الوراثية. نتيجة للانقسام الاختزالي الأول ، ينخفض ​​عدد الكروموسومات في الخلايا الوليدة إلى النصف (تقسيم الاختزال) ، بينما خلال الانقسام الاختزالي الثاني ، يتم الحفاظ على الصبغيات الفردية للخلية (الانقسام الاستوائي).

طور الانقسام الاختزالي الأول- تتضاعف الكروموسومات المتجانسة في نهج الطور البيني في أزواج. في هذه الحالة ، تتشابك الكروماتيدات الفردية للكروموسومات المتجانسة وتتقاطع مع بعضها البعض ويمكن أن تنكسر في نفس الأماكن. أثناء هذا الاتصال ، يمكن للكروموسومات المتجانسة تبادل المناطق المقابلة (الجينات) ، أي هناك تقاطع. يؤدي العبور إلى إعادة تركيب المادة الجينية للخلية. بعد هذه العملية ، تنفصل الكروموسومات المتجانسة مرة أخرى ، وتذوب أغشية النواة والنواة ، ويتشكل مغزل الانقسام. المعلومات الجينية لخلية في الطور الأولي هي 2n 2xp 4c (مجموعة ثنائية الصبغيات ، كروموسومات ثنائية الصبغيات ، عدد جزيئات DNA هو 4).

طور الانقسام الاختزالي الأول -توجد الكروموسومات في مستوى خط الاستواء. ولكن إذا كان للكروموسومات المتجانسة في طور الانقسام الفاصل موقع مستقل عن بعضها البعض ، فإنهم في الانقسام الاختزالي يكمنون جنبًا إلى جنب - في أزواج. المعلومات الجينية هي نفسها (2n 2xp 4c).

طور أنا-لا يتباعد نصفي الكروموسومات من أحد الكروموسومات إلى أقطاب الخلية ، ولكن الكروموسومات الكاملة تتكون من كروماتيدات. هذا يعني أنه من كل زوج من الكروموسومات المتجانسة ، يدخل كروموسوم واحد فقط ، ولكن كروموسوم ثنائي الكروماتيد ، إلى الخلية الوليدة. سينخفض ​​عددهم في الخلايا الجديدة بمقدار النصف (انخفاض في عدد الكروموسومات). تصبح كمية المعلومات الجينية في كل قطب من أقطاب الخلية أصغر (1n 2xp 2s).

في الطوريتكون القسم الأول من الانقسام الاختزالي والنواة والنوى وينقسم السيتوبلازم - تتكون خليتان ابنتان من مجموعة أحادية الصبغيات من الكروموسومات ، لكن هذه الكروموسومات تتكون من كروماتيدات (1n 2xp 2c).

بعد الأول ، يحدث التقسيم الثاني للانقسام الاختزالي ، لكن لا يسبقه تخليق الحمض النووي. بعد فترة قصيرة من الانقسام الاختزالي II ، توجد الكروموسومات ثنائية الكروماتيد في الطور الأول للانقسام الاختزالي II في مستوى خط الاستواء وترتبط بألياف المغزل. المعلومات الجينية الخاصة بهم هي نفسها - (1n 2xp 2s).

في طور الانقسام الاختزالي الثاني ، تتباعد الكروماتيدات إلى أقطاب متقابلة للخلية ، وفي الطور البيني للانقسام الاختزالي الثاني ، تتشكل أربع خلايا أحادية العدد مع كروموسومات كروماتيد واحدة (1n 1xp 1c). وهكذا ، في الحيوانات المنوية والبويضات ، ينخفض ​​عدد الكروموسومات إلى النصف. تتشكل هذه الخلايا الجرثومية في الأفراد الناضجين جنسياً الكائنات الحية المختلفة. تسمى عملية تكوين الأمشاج تكوين الأمشاج.

الأهمية البيولوجية للانقسام الاختزالي:

1. تكوين الخلايا مع مجموعة الصبغيات الفردية. أثناء الإخصاب ، يتم توفير مجموعة ثابتة من الكروموسومات وكمية ثابتة من الحمض النووي لكل نوع.

2. أثناء الانقسام الاختزالي ، يحدث فصل عشوائي للكروموسومات غير المتجانسة ، مما يؤدي إلى عدد كبير التوليفات الممكنةالكروموسومات في الأمشاج. في البشر ، يكون عدد التوليفات الممكنة للكروموسومات في الأمشاج 2 n ، حيث n هو عدد الكروموسومات للمجموعة أحادية الصيغة الصبغية: 2 23 \ u003d 8388608. عدد التوليفات الممكنة في زوج أبوي واحد هو 2 23 × 2 23

3. يحدث في الانقسام الاختزالي ، وتقاطع الكروموسومات ، وتبادل المواقع ، وكذلك الاختلاف المستقل لكل زوج من الكروموسومات المتجانسة

تحديد أنماط الانتقال الوراثي للسمة من الآباء إلى الأبناء.

من كل زوج من اثنين من الكروموسومات المتجانسة (الأم والأب) المدرجة في مجموعة الكروموسومالكائنات ثنائية الصبغيات ، المجموعة الفردية للبويضة أو خلية الحيوانات المنوية تحتوي على كروموسوم واحد فقط. علاوة على ذلك ، يمكن أن يكون: 1) كروموسوم الأب. 2) كروموسوم الأم. 3) الأب مع جزء من كروموسوم الأم ؛ 4) الأم مع مؤامرة الأب. تؤدي هذه العمليات إلى إعادة التركيب الفعال للمواد الوراثية في الأمشاج التي شكلها الكائن الحي. نتيجة لذلك ، يتم تحديد عدم التجانس الجيني للأمشاج والنسل.

عند الشرح ، يملأ الطلاب الجدول: " الخصائص المقارنةالانقسام والانقسام الاختزالي

توحيد المواد المدروسة (حسب الجدول اختبار العمل).

المؤلفات:

1. يو. بوليانسكي. كتاب مدرسي للصفوف 10-11 المدرسة الثانوية. -م .: التنوير 1992.
2. في. بونوماريفا ، أو.أ. كورنيلوفا ، تي. لوشيلين. كتاب "علم الأحياء" للصف الحادي عشر ، مستوى أساسي من، -M: "فينتانا-كونت" ، 2010.
3. ج. علم الأحياء مامونتوف للمتقدمين للجامعات. –M: 2002.
4. إن جرين ، دبليو ستاوت ، دي تايلور. Biology in 3 vols. -M: "Mir"، 1993.
5. ن. دوبينين. علم الأحياء العام. دليل للمعلم. - م: 1990.
6. ن. بريخودشينكو ، ت. شكورات أصول الوراثة البشرية. Uch.pos. - روستوف غير متوفر: "فينيكس" ، 1997.