فرق بین سلول هاپلوئید و سلول دیپلوئید در سلول جانوری
فرق بین سلول هاپلوئید و سلول دیپلوئید در سلول جانوری
قبل ازاینکه فرق بین سلول هاپلوئید و سلول دیپلوئید در سلول جانوری را مورد بحث قراردهیم، ابتدا تعریفی از کروموزوم می کنیم. کروموزومها به عنوان جایگاه ماده وراثتی شناخته شده اند و نام میتوز )رشته( که به پدیده ی تقسیم یاخته ای است برای نشان دادن اهمیت این عناصردرانتقال پیامهای وراثتی دریاخته به کارمی روند. طول متوسط کروموزومها در انسان حدود 5 و بزگترین وکوچک ترین آنها به ترتیب حدود 10 و1 میکرون است. تعداد کروموزمها درگونه های مختلف بسیارمتغیراست. مثلا درانسان 46 عدد است. کروموزومها از نظر طول و محل قرارگرفتن دو به دو با هم مشابه اند که به آنها کروموزمهای همتا (مشابه) می گویند، بنابراین در انسان 23 جفت کروموزوم وجود دارد و عدد کروموزومی آن 2n=46 است و باید بدانیم که 2n عدد دیپلوئید وn عدد هاپلوئید است بنابراین درانسان عدد هاپلوئید n=23وعدد دیپلوئید 2n=46است.
هر یاخته ای از یاخته ی قبلی به وجود می آید، یعنی هریاخته تقسیم شده دو یاخته ی جدید را به وجود می آورد که هر یک دارای 2n کروموزوم است. وقتی از یاخته ی تخم ،که ترکیبی از دو یاخته ی جنسی نر و ماده است، صحبت می شود و تاکید می گردد که عدد کروموزومی پیوسته از نسلی به نسل دیگر ثابت می ماند، این فکر به وجود می آید که هر یک از یاخته های جنسی باید به جای 2n کروموزوم، دارای n کروموزوم باشند تا از ترکیب آنها یاخته 2n کروموزومی به وجود آید.مثلادر انسان یاخته ی تخم، که ترکیبی از دو یاخته نر و ماده است،2n=46 کروموزم دارد. بنا براین هر یک از یاخته های جنسی باید دارای n=23 کروموزوم باشند. برای روشن شدن مطلب ابتدا مراحل چرخه سلولی را مورد برسی قرارمی دهیم و بعد با دو نوع تقسیم یاخته ای، یعنی میتوز و میوز آشنا می شوییم.
چرخه ی سلولی
چرخه ی سلولی شامل چند مرحله است که عبارتند از: G1 و S و G2 و میتوزو سیتوکینزاست. اینتر فاز شامل سه مرحله ابتدایی رشد سلول است که عبارتند از G1 و S و G2 و در واقع از پایان یک تقسیم تا آغاز یک تقسیم دیگراست.
1- مرحله ی G1 : سلول در این مرحله از چرخه ی سلولی، رشد می کند و بزرگ می شود و رشد کردن سلول مستلزم پروتئین سازی بیشتر و در نتیجه میزان ساخته شدن mRNA بیشتراست واین مرحله فاصله ی زمانی بین پایان میتوز و آغاز همانند سازی( مرحله S ) است.
2- مرحله ی سنتز( S) : در این مرحله همانند سازی DNA انجام می شود بنابراین در پایان این مرحله هر کروموزوم ازدو کروماتید یکسان که درمحل سانترومر به هم متصل هستند تشکیل شده است ولی کروماتید ها دراین مرحله هنوز فشردگی و تراکم لازم را پیدا نکرده اند. دو کروماتید هر کروموزوم که در محل سانترومر به هم متصل هستند دارای ژن های یکسان هستند و درحقیقت یک کروماتید همانند سازی شده ی کروماتید دیگراست.
3- مرحله ی G2 : در این مرحله تمهیدات لازم برای تقسیم سلول فراهم می شود برای مثال اندامک های مختلف همانند سازی می کنند مانند میتوکندری درسلول های جانوری و همچنین سانتریول(رشته های دوک را می سازد) و ...دو برابر می شوند.
4- تقسیم یاخته به روش میتوز
مجموعه ی تغییرات یا خته ای که درجریان میتوز، درهسته و سیتو پلاسم حاصل می شود طی چهار مرحله انجام می گیرد:
الف- مرحله پرفاز: رشته های دراز و در هم تنیده ی کروماتینی به تدریج کوتاه و ضخیم می شوند و کروموزوم ها که همانند سازی کرده اند (S) قابل رویت می شوند، پوشش هسته ناپدید و با دور شدن سانتریول ها که در این مرحله دو جفت هستند رشته های دوک تشکیل می شود.(به طور مختصر: پوشش هسته ناپدید، کروموزوم ها ضخیم، رشته های دوک تشکیل می شوند).
ب- مرحله متافاز: در این مرحله کروموزوم ها به سمت وسط سلول حرکت می کنند و در سطح استوایی سلول ردیف می شوند. در این مرحله رشته های دوک از یک سمت به سانترومر کروموزومها و همچنین ازسوی دیگر به سانتریول ها متصل اند. در این مرحله کروموزومها کوتاه ترین و قطور ترین ضخامت و حداکثر فشردگی را دارند.
ج- مرحله آنافاز: در این مرحله کروماتید ها از محل سانترومر از هم جدا می شوند و با کوتاه شدن رشته های دوک به سوی قطبین سلول حرکت می کنند.
د- تلوفاز: پوشش هسته تشکیل می شود و دوسلول همانند از نظرژنی به وجود می آید.
5- سیتوکینز
فرآیندی است که در آن سیتوپلاسم سلول تقسیم می شود و معمولا بعد از تقسیم هسته به وقوع می پیوندد ولی در بعضی از سلول ها سیتوکینز انجام نمی شود در نتیجه ی آن و با تکرار چرخه، ساختارهای چند هسته ای بوجود می آید مانند سلول های ماهیچه ای مخطّط (ارادی) پس از مراحل جنینی، بنابراین میزان کروماتین در این نوع سلول ها بسیار بیشتر ازسایرسلول ها خواهد بود.
مراحل تقسیم میتوز
نقاط وارسی در چرخه سلولی ( heck point)
تقسیم سلول باید کنترل شود به همین منظور بین مراحل مختلف رشد سلولی نقاط وارسی (check point) وجود دارد که این نقاط در بین مراحل G1 به S وجود دارد و بین G2 به میتوز هم وجود دارد و همچنین میتوز به سیتوکینز. سرطان تقسیم و رشد غیر عادی سلول هاست، سلول های سرطانی بدن توجه به مکانیسم های کنترل کننده ی سلامت بدن، تقسیم می شوند بعضی از جهش ها سبب تولید بیش از حد مولکول های محرک رشد و تقسیم سلول ها می شوند و ازاین طریق سلول ها سرطانی می شوند. اغلب سلول ها 90% زندگی خود را در مرحله ی اینترفاز و 10% بقیه را در مرحله ی میتوز و سیتوکینز می گذرانند.
6- تقسیم یاخته به روش میوز
برخلاف تقسیم میتوز که در اکثر سلولها اتفاق می‌افتد، در جانوران تقسیم میوز فقط در سلولهای مولد گامت ها یا سلول های جنسی انجام می‌شود. به این سلولهای مولد گامتها، سلول زاینده می‌گوئیم. در موجوداتی که تولید مثل جنسی دارند، دو سلول جنسی که هر یک متعلق به یکی از والدین است، با یکدیگر آمیزش یافته، سلولی را به وجود می‌آورند که در نهایت از تقسیمات بعدی آن، فرزند به وجود می‌آید. اگر سلولهای جنسی از نظر تعداد کروموزومها مانند سایر سلولهای بدنی باشند، در هر نسل تعداد کروموزومهای سلولهای یک گونه، دو برابر می‌شود. ولی مکانیسم تقسیم میوز با نصف کردن تعداد کروموزومهای سلول جنسی موجب می‌شود که تعداد کروموزومها در افراد نسلهای مختلف یک گونه، ثابت باقی بماند.
بنابراین، گامتها یا سلولهای جنسی حاصل از تقسیم میوز دارای نیمی از ماده وراثتی سلولهای دیپلوئید هستند. از آنجا که سلول دیپلوئید در هسته ی خود، دارای 2n کروموزوم است، تعداد کروموزومهای هر گامت با n نمایش داده می‌شود و اصطلاحاً سلول n کروموزومی را(هاپلوئید)می‌گویند. به عبارت دیگر، هر گامت از هر جفت کروموزوم همولوگ فقط یکی را داراست.
طی تقسیم میوز از یک سلول دیپلوئید، چهار سلول هاپلوئید پدید می‌آید. پس مجموع ماده ی وراثتی سلولهای حاصل، دو برابر ماده ی وراثتی سلول اولیه است و لازم است که پیش از تقسیم، سلول محتوای ژنتیکی خود را از طریق همانندسازی دو برابر نماید. درتقسیم میوزنیز، همانند تقسیم میتوزاین عمل در مرحله ی پیش از شروع تقسیم انجام می‌شود وهرکروموزوم دارای دو کروماتید خواهری کاملاً یکسان می‌شود. تقسیم میوز در واقع شامل دو تقسیم متوالی است که آنها را میوز1 و میوز 2 می‌نامیم. در فاصله ی دو تقسیم، همانندسازی DNA صورت نمی‌گیرد. به عبارت دیگر
تقسیم میوزی طی دو مرحله انجام می گیرد که به وسیله یک مرحله اینتر فاز از هم جدا می شوند، این مرحله می تواند کم و بیش طولانی باشد. این تقسیم که به تقسیم چهار یاخته، که هر یک درای نیمی از بار کروموزومی یاخته مادراست منتهی می شود .
اولین مرحله تقسیم میوزی
الف- مرحله ی پروفاز میوز1: دراین مرحله، علاوه بروقایع پروفاز تقسیم میتوز (حرکت سانتریولها به طرف قطبین سلول، پدید آمدن دوک، تحلیل هستک وغشاء هسته وتبدیل رشته‌های کروماتین به کروموزوم)، اتفاق مهم دیگری رخ می دهد که عامل اصلی تفاوت بین تقسیم میوز و میتوز است. به این صورت که کروموزومهای همولوگ مضاعف (دو کروماتیدی) یکدیگر را می یابند و نقطه به نقطه در تمام طول خود با یکدیگر جفت می شوند. به این ترتیب مجموعه‌هایی به وجود می آید که هر یک شامل دو کروموزوم همولوگ مضاعف (دوکروماتیدی) است و مجموعاً از چهار کروماتید تشکیل شده است و به همین جهت (تتراد (به معنای «چهارتایی» نامیده می شود. این اتصال کروموزومهای همولوگ به یکدیگر باعث می شود که درمتافاز1 میوز، نحوه ی قرارگیری آنها نسبت به یکدیگربا تقسیم میتوزمتفاوت باشد که موجب تفاوت اساسی بین تقسیم میوز و میتوز می شود.
ب- مرحله ی متافازمیوز1: در این مرحله تترادها روی رشته‌های دوک قرارمی گیرند و به استوای سلول منتقل می شوند. ازآنجا که در مرحله ی بعدی یعنی آنافاز میوز 1 کروموزومهای همولوگ ازهم جدا می شوند و هر یک از کروموزومهای همولوگ دراین مرحله دارای یک سانترومر مستقل است، در متافاز میوز1 مضاعف‌سازی ناحیه ی سانترومر صورت نمی گیرد و این یک تفاوت دیگر بین متافاز میوز1 و متافاز میتوز است. به هر حال تفاوت اصلی بین متافاز میوز1 و متافاز میتوز دراین است که درمتافاز میوز1، کروموزومهای همولوگ که تتراد تشکیل داده‌اند، بر روی هم قرار دارند و در مرحله ی بعدی یعنی آنافاز1، رشته‌های دوک موجب جدا شدن آنها (همولوگها) از یکدیگر خواهد شد، ولی در متافاز میتوز، کروموزومهای همولوگ هر یک مستقلاً در کنارهم بر روی رشته‌های دوک قرارمی گیرند و در نتیجه، در مرحله ی آنافاز میتوز، کروماتیدهای خواهری حامل اللهای یکسان از یکدیگر جدا می شوند.
ج- مرحله ی آنافاز میوز1 :در این مرحله رشته‌های دوک، کروموزومهای همولوگ را از هم جدا می کنند و هر کدام از همولوگها به طرف یکی از قطبهای دوک تقسیم حرکت می کنند.
د- مرحله ی تلوفاز میوز1 :در این مرحله میوز1 به پایان می رسد. نتیجه ی میوز1 دو سلول هاپلوئید است که هر کدام از هر جفت کروموزوم همولوگ دو کروماتیدی موجود در سلول والد، فقط یکی را داراست. به عبارت دیگر هر سلول دختر دارای n کروموزوم مضاعف است. چنین سلولی دارای 2n مولکول DNA است که دو به دو سانترومر مشترکی دارند. در نتیجه داری n سانترومر و هاپلوئید است.
دومین مرحله تقسیم میوزی
الف- مرحله ی پروفاز میوز 2 :این مرحله بسیار کوتاه است. سانتریولها تقسیم می‌شوند و به طرف قطبین سلول حرکت می کنند، دوک تشکیل می شود و کروموزومهای دو کروماتیدی روی آن قرار می گیرند.
ب- مرحله ی متافاز میوز2 :کروموزومهای دو کروماتیدی به قسمت وسط دوک می‌روند و در استوای سلول قرار می‌گیرند. در پایان این مرحله ناحیة سانترومر مضاعف می‌شود.
ج- مرحله ی آنافاز میوز2 :رشته‌های دوک موجب جدا شدن کروماتیدهای خواهری از یکدیگر و انتقال آنها به قطبین سلول می شوند. در اینجا نیز مانند تقسیم میتوز، چون کروماتیدهای خواهری حامل اللهای یکسانی هستند، جدا شدن آنها باعث ایجاد تمایز ژنتیکی بین سلولهای حاصل نمی شود.
د- مرحله ی تلوفاز میوز2 :در این مرحله تقسیم میوز کامل می شود و نهایتاً چهار سلول هاپلوئید به وجود می‌آید که هر یک، از هر تتراد یک کروماتید دریافت کرده‌است. به عبارت دیگر چهار کروماتید هر تتراد بین چهار گامت حاصل از میوز تقسیم می شوند.
مراحل تقسیم میوز (meiosis)
منشا موجودات پریاخته ای تنها یک یاخته دیپلوئید یا 2n کروموزومی، یعنی یاخته تخم لقاح یافته است با تقسیمات مکرر میتوزی ، جنینی که از هزاران یاخته دیپلوئید تشکیل شده به وجود می آید .در سیر تکامل جنینی دو دسته یاخته از میان این یاخته های دیپلوئید جدا می شوند:1- یاخته های بدنی (سوماتیک) و 2- یاخته ها ی زاینده (ژرمینال ).
یاخته هایی که در گروه سوماتیک قرار می گیرند پیوسته دیپلوئید، یعنی 2n کروموزومی باقی می مانند که منشا بافت ها و اعضای بدن موجود هستند. دسته دیگر یاخته ژرمینال هستند که در غدد تناسلی یا ( (gonads باقی می مانند و بعد گامت ها را به وجود می آورند. این یاخته ها دیپلوئیداند ولی در غدد جنسی به طریقی خاص تقسیم می شوند و یاخته های هاپلوئید یا n کروموزوم را به وجود می آورند. این طریقه تقسیم را تقسیم به روش میوز گویند که در قسمت بالا به توضیح آن پرداختیم.
یاخته های جنسی که در بدن فرد نر ساخته می شوند یاخته های جنسی نر یا اسپرماتوزوئید، و یاخته های جنسی که در بدن فرد ماده درست می شوند یاخته های جنسی ماده یا اوول نامیده می شوند.
میکانیسم خاصی را که باعث ایجاد گامتهای هاپلوئید از یاخته های ژرمینال می گردد میوز می خوانند. نکته قابل توجه این است که در این مکانیسم از یک یاخته دیپلوئید مادر ،چهار یاخته هاپلوئید n کروموزومی به وجود می آید.
تولید مثل و نمو جنینی
یکی ازاختصاصات موجودات زنده توانایی تولیدمثل است که موجب بقای نسل انواع مختلف می شود.تولید مثل در جانوران به طور جنسی صورت می گیرد در این حالت یکی از دو جنس ،یاخته ای به نام یاخته ی جنسی یا گامت تولید می کند و از ترکیب گامت های نر و ماده یاخته تخم تشکیل می شود که با رشد و نمو و تمایز ، فرد بالغی را به وجود می آورد .
تشکیل یاخته های جنسی
معمولا در تولید مثل جنسی هر یک از دو غده ی جنسی (گوناد) نر یا ماده در بدن یک فرد وجود دارد و دو جنس از یکدیگر مجذا و متمایز اند . این حالت را ، که اغلب در جانوران مشاهده می شود ،حالت جدا جنسی می نامند. پس یاخته جنسی نر یا اسپرماتوزوئید در غده ی نر یا بیضه ها ، و یا یاخته های جنسی ماده یا اوول در غده ی جنسی ماده یا تخمدان ساخته می شود.
گامتو ژنز (گامت زایی)
در موجوداتی که به طریق جنسی تکثیر میابند ،معمولا در مراحل اولیه زندگی، تعدادی ازیاخته های بدن از بقیه یاخته ها متمایز شده همه اختصاصات جنینی خود را به طور کامل حفظ می کنند و از هنگام بلوغ به بعد یاخته های جنسی را می سازند. بقیه ی یاخته های بدن به تدریج بافت ها و اندام های مختلف بدن را می سازند و برای اعمال گوناگون تخصص میابند. یاخته هایی را که منشا گامت ها هستند یاخته های زاینده (ژرمینال) و مجموعه آنها را ژرمن مینامند . بقیه یاخته های بدنی (سوماتیک) و مجموعه آن را سوما می نامند .به سخن دیگر ، ژرمن مسئول ایجاد نسل های آینده و سوما سازنده اندام ها و دستگاه های بدن جز غدد جنسی ، است. در جانوران در ابتدای زندگی جنینی ،همه یاخته دارای قدرت زایندگی یکسانند و تمایز آنها به تدریج صورت می گیرد .
مجموعه تغییرات و تحولاتی را که در یاخته های ژرمینال پدیدار شده منجر به تولید گامت ها می شود گامتوژنز یا گامت زایی گویند. چکونگی به وجود آمدن گامت نر را اسپرماتوژنز(اسپرم زایی)،و نحوه تشکیل گامت ماده را اووژنز (تخمک زایی) می نامند.
اسپرماتوژنز(اسپرم زایی)
در غده جنسی نر یا بیضه ، یاخته هایی به نام اسپرماتوگونی وجود دارند که از تکثیر یاخته های ژرمینال حاصل شده اند. این یاخته ها پس از بلوغ فعال شده با چند تقسیم متوالی اسپرماتوزوئید ها را می سازد.در جریان اسپرماتوژنزمراحل زیر دیده می شود.
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 16 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلود مقاله فرق بین سلول هاپلوئید و سلول دیپلوئید در سلول جانوری
