مرکز دانلود خلاصه کتاب و جزوات دانشگاهی

تقسیم سلولی

تقسیم سلولی فرایندی است که در آن یک سلول(سلول مادر) به دو یا چند سلول دیگر(سلول‌های دختر) تقسیم می‌شود. تقسیم سلولی معمولا بخش کوجکی از چرخهٔ سلولی می‌باشد. این تقسیم در یوکاریوت‌ها، میتوز نام دارد که در آن سلول‌های دختر نیز می‌توانند دوباره تقسیم شوند. نظیر این تقسیم در پروکاریوت‌ها، تقسیم دوتایی نام دارد. تقسیم دیگری که فقط در یوکاریوت‌ها دیده می‌شود میوز است که در آن سلول به طور همیشگی به گامت تبدیل می‌شود و قادر به تقسیم دوباره نمی‌باشد تا اینکه عمل لقاح انجام شود. در طول عمر یک انسان، بدن او حدود ۱۰٬۰۰۰ تریلیون تقسیم را تجربه می‌کند.

در همهٔ انواع تقسیم سلول، سلولی را که در حال تقسیم است، سلول مادر و سلول‌های حاصل از تقسیم را سلول‌های دختر می‌نامند. سلول‌های دختر به سلول مادر شباهت فراوان دارند.

انواع

سلول‌ها در دو گروه طبقه‌بندی می‌شوند: پروکاریوت‌ها و یوکاریوت‌ها. به دلیل تفاوت‌های ساختاری در سلول‌های این دو گروه، طریقه تقسیم آنها نیز با هم تفاوت دارند.

البته در یوکاریوت‌ها تقسیم سلول‌های سوماتیک(غیرجنسی) با سلول‌های جنسی(گامت‌ها)(اسپرم در مرد و تخمک در زن) تفاوت دارد.

تقسیم دوتایی

این روش تقسیم در باکتری‌ها دیده می‌شود و باکتری‌ها از طریق همین تقسیم تولید مثل می‌کنند. تقسیم دوتایی نوعی تولید مثل غیرجنسی است که به تولید زاده‌هایی یکسان منجر می‌شود. هنگام تکثیر سلول دو سلول دختر حاصل می‌شود و سلول مادر، هرچند که از بین نمی‌رود، اما به صورت قبلی نیز وجود نخواهد داشت. به عبارت بهتر، دو سلول دختر در مجموع زمانی سلول مادر بوده‌اند که اجزای سلولی مادر بین آن‌ها تقسیم شده‌است.

تقسیم یوکاریوت‌ها

به دلیل وجود هسته و DNA در شکل کروموزومی، در سلول‌های یوکاریوت، امکان تقسیم دوتایی وجود ندارد. به همین دلیل یوکاریوت‌ها برای تقسیم از نوعی تقسیم هستهٔ سلول استفاده می‌کنند و سپس سیتوپلاسم خود را تقسیم می‌کنند که در مجموع میتوز نام دارد. اگر سلول‌های یوکاریوتی بخواهند گامت تولید کنند باید از تقسیم میوز استفاده کنند.

تقسیم سلول‌های یوکاریوتی به مراتب از تقسیم سلول‌های پروکاریوتی(تقسیم دوتایی) پیچیده‌تر است، زیرا در این تقسیم سیتوپلاسم و هسته هر دو نقسیم می‌شوند و قبل از تقسیم سیتوپلاسم، لازم است اندامک‌های مختلف به درستی در فضای سلول بازآرایی شوند تا بتوانند به گونه‌ای مناسب، بین دو سلول دختر توزیع شوند و سلول‌هایی کارآمد را پدید آورند.

مراحل زندگی یک سلول یوکاریوتی را به صورت یک چرخه است که از انتهای یک تقسیم تا پایان تقسیم بعدی ادامه می‌یابد.

تقسیم میوز

تقسیم میوز شامل دو بخش میوز اول و میوز دوم است. در اثر تقسیم میوز ، گامتها بوجود می‌آیند. این تقسیم عموما قبل از تشکیل گامتها یا همزمان با تولید آنها صورت می‌گیرد. این فرایند سبب می‌شود که در موقع تشکیل تخم ، تعدادکروموزومها مضاعف نشود. تقسیم میوز در اندام تولید مثلی نر و ماده که محتوی سلولهای دیپلوئیدی مخصوصی است، صورت می‌گیرد. این سلولها دو تقسیم متوالی را طی می‌کنند، اما کروموزومها فقط یک بار مضاعف می‌شوند. از این تقسیم چهار سلول حاصل می‌آید که تعداد کروموزومهای هر یک نصف تعداد اولیه است.

بخش اول میوز

بخش اول میوز همانند میتوز خود شامل چهار مرحله است.

پروفاز اول

مرحله پروفاز در میوز اول روند پیچیده‌ای است که بسیار کندتر از میتوز صورت می‌گیرد و شامل پنج مرحله است:

زیرمرحله لپتوتن:

آغاز پروفاز با افزایش حجم هسته‌ای مشخص می‌شود. کروموزومها به صورت تخمهای دراز ، نازک و تاب خورده به شکل دانه‌های تسبیح به نام کرومومر ظاهر می‌شوند. این ریز مرحله را لپتوتن گویند. کروموزومها منفرد به نظر می‌رسند، در حالی که بیشتر DNAی یاخته قبلا دو برابر شده و کروموزومها دارای دو کروماتید هستند. بر اساس گفته «براون» ، سنتز DNA تا مرحله لپتوتن ادامه دارد و زمان چرخه یاخته‌ای را تشکیل می‌دهد.

زیرمرحله زیگوتن:

در این مرحله کروموزومهای همساخت به ترتیب ویژه‌ای جفت می‌شوند. نیرویی که دو جفت کروموزوم را به سوی یکدیگر می‌کشد، هنوز مشخص نشده است. این روند را سیناپس می‌گویند و جفت کروموزومهای همساخت را بی‌والانت (تتراد) می‌گویند.

زیرمرحله پاکی‌تن:

در این مرحله هستک از نظر اندازه رشد می‌کند و کروموزومها کوتاهتر و ضخیخم‌تر می‌شوند. حال هر کدام یک تتراد هستند که از دو کروموزوم همساخت یا 4 کروماتید تشکیل شده‌اند. هر کروماتید از یک تتراد ، به دور کروماتید خواهر خود می‌پیچد و کوتاهتر و ضخیم‌تر می‌شود. هر کروموزوم همساخت سانترومر مستقل دارد. بنابراین هر کروماتید سانترومر خاص خود را دارا است.

مهمترین رویداد در زیرمرحله پاکی‌تن ، تشکیل کیاسما به هنگامی است که دو کروماتید خواهر از هر کروموزوم همساخت ، قطعاتی را بین خود مبادله می‌کنند. تبادل قطعات بین دو کروماتید از دو کروموزوم همساخت را کراسینگ اور (تقاطع کروموزومی) گویند. زیرمرحله پاکی‌تن طولانی است. در پایان این زیرمرحله ، نیرویی سبب جدا شدن کروماتیدها از یکدیگر می‌شود.

زیرمرحله دیپلوتن:

در این مرحله کروموزومها ، جدا شدن از یکدیگر را آغاز می‌کنند، اما چون در بعضی نقاط تبادل صورت گرفته است، لذا در این نقاط متصل به یکدیگر باقی می‌مانند. این ریز مرحله حقیقتا کیاسما نام دارد و از نظر ژنتیکی دارای اهمیت فراوانی است، زیرا تبادل بین کروماتیدهای ناخواهری در این زیرمرحله صورت می‌گیرد. کراسینگ اور به تبادل ژنها می‌انجامد و سبب تشکیل کروماتیدهای نوترکیب می‌شود. در ژنتیک مولکولی ، کراسینگ اور به عنوان وسیله تجربی برای نقشه برداری کروموزومی بکار می‌رود.

زیرمرحله دیاکینز:

در این مرحله ، کروموزومها کوتاهتر و ضخیم‌تر شده و کیاسما ناپدید می‌شود. کروموزومهای همساخت از دو سو به سمت محیط هسته کشیده می‌شوند، اما جدا شدن کامل کروماتیدها صورت نمی‌گیرد. کروموزومهای همساخت فقط در انتها متصل به یکدیگر باقی می‌مانند و ساختار حلقه مانند عریضی را تشکیل می‌دهند. به علاوه هستک و غشای هسته ناپدید می‌شود و دوک بطور کامل تشکیل می‌گردد. کرومزومهای تتراد در صفحه متافاز قرار می‌گیرند.

متافاز اول

این مرحله پس از دیاکینز آغاز می‌شود و همانند متافاز میتوز است. کروموزومهای همساخت در صفحه استوایی باقی می‌مانند و از طریق سانترومرها به رشته‌های دوک متصل می‌شوند.

آنافاز اول

در آنافاز اول ، کروماتیدهای خواهر از هر کروموزوم همساخت که به وسیله سانترومر به یکدیگر متصل‌اند، به قطبهای مربوط به خود می‌روند. کیاسما کاملا متلاشی می‌شود و کروماتیدهای ناخواهری از هم جدا می‌گردند. این کروماتیدها ، با کروموزومهای پدری و مادری خود تفاوت دارند. در مقایسه با آنافاز میتوز که در آن هر کروموزوم یک کروماتید دارد، هر کروموزوم در مرحله آنافاز میوز ، از دو کروماتید تشکیل شده است که احتمالا یکی از کروماتیدها ، نوترکیب است.

تلوفاز اول

در این مرحله کوتاه ، پیچش کروماتیدها باز شده و کروماتیدها دراز می‌شوند و تا مدتی در حالت فشردگی باقی می‌مانند. غشای هسته در اطراف هر گروه کروماتید تشکیل می‌گردد و دو هسته مجزا بوجود می‌آیند. در بعضی موجودات پس از تشکیل غشاها در هسته ، هر هسته دختر قبل از اینکه دومین تقسیم میوز آغاز شود، مدتی در مرحله اینترفاز باقی می‌ماند. باید توجه داشت که بین دو تقسیم میوز (ساختمان DNA|DNA)) ساخته نمی‌شود.

مرحله دوم میوز

این مرحله تقسیم همانند میتوز است، اما با این تفاوت که کروموزومها از دو کروماتید تشکیل شده‌اند. در این نوع تقسیم هر دو هسته خواهر از مراحل پروفاز ، متافاز ، آنافاز و تلوفاز دوم می‌گذرند. در این مرحله مضاعف شدن DNA صورت نمی‌گیرد.

پروفاز دوم

پروفاز این مرحله بسیار کوتاه است. دوک تشکیل می‌شود و کروموزومهای دو کروماتیدی و مضاعف روی آن قرار می‌گیرند.

متافاز دوم

در متافاز دوم ، کروموزومها به قسمت وسط دوک می‌روند و در آنجا مستقر می‌شوند. نکته جالب توجه این است در متافاز میوز اول سانترومرهای کروموزومهای همساخت از یکدیگر جدا می‌شوند، در حالی که در میوز دوم سانترومرهای کروماتیدهای خواهری از یکدیگر فاصله می‌گیرند.

آنافاز دوم

در آنافاز دوم میوز کروماتیدهای هر کروموزوم از هم جدا می‌شوند و به دو قطب سلول می‌روند.

تلوفاز دوم

در تلوفاز دوم میوز ، تقسیم میوزی کامل می‌شود و چهار سلول بوجود می‌آید. در بسیاری از جانداران ماده ، سیتوپلاسم سلولها در میوز بطور نامساوی تقسیم می‌شود و فقط یک سلول به جای چهار سلول حاصل می‌آید که سیتوپلاسم فراوان دارد و مبدل به تخمک می‌شود. سه سلول کوچک باقیمانده معمولا می‌میرند. در بعضی از جانداران نر چهار سلول حاصل مبدل به اسپرم می‌شوند.

نقش پيوند هيدروژني در سيستم هاي زنده :

پيوند هيدروژني در تعيين ساختار و خواص مولکولهاي سيستمهاي زنده نقش اساسي دارد. اجزاي مارپيچ آلفا در ساختار پروتئينها و اجزاي مارپيچ دوگانه در ساختمان DNA توسط پيوند هيدروژني به هم مي‌پيوندند تشکيل و گسسته شدن پيوندهاي هيدروژني در تقسيم ياخته و سنتز پروتئينهاي آن داراي اهميت اساسي است.

کشش سطحي :

حتما تاکنون ايستادن حشرات را در سطح آب رودخانه‌ها ديده‌ايد. علت اين امر و پيوند هيدروژني بين مولکولهاي آب سطح رودخانه و ايجاد کشش سطحي و در نتيجه يک لايه به هم پيوسته و تور مانند در سطح آب است که وزن پاهاي نازک حشرات را مي‌تواند تحمل کند.

نحوه تشکيل پيوند هيدروژني :

پيوند هيدروژني بر اثر جاذبه اتم هيدروژن جزئي مثبت موجود در يک مولکول و اتم بسيار الکترونگاتيو (F,O,N) موجود در مولکول ديگر توليد مي گردد. قويترين پيوندهاي هيدروژني در سيستم هايي تشکيل مي شوند که در آنها هيدروژن به الکترونگاتيوترين عناصر پيوند شده باشد. جا به جا شدن يک جفت الکترون به سمت عنصر بسيار الکترونگاتيو نيتروژن، اکسيژن يا فلوئوري موجب مي شود که اين اتمها داراي بار منفي جزئي شوند.

در اين صورت پيوند هيدروژني پلي است ميان دو اتم شديداً الکترونگاتيو با يک اتم هيدروژن که از طرفي به طور کووالانسي با يکي از اتمهاي الکترونگاتيو و از طرف ديگر به طور الکترواستاتيکي(جاذبه مثبت به منفي) با اتم الکترونگاتيو ديگر پيوند يافته است. استحکام پيوند هيدروژني يک دهم تا يک پنجاهم قدرت يک پيوند کووالانسي متوسط است.

شرايط تشکيل پيوند هيدروژني :

بالا بودن الکترونگاتيوي اتمهاي متصل به هيدروژن: بر همين اساس است که فلوئور (الکترونگاتيوترين عنصر)، قويترين پيوند هيدروژني و اکسيژن (الکترونگاتيوتر از نيتروژن)، پيوند هيدروژني قويتري در مقايسه با نيتروژن تشکيل مي دهد. همچنين بار مثبت زياد بر روي اتم هيدروژن، زوج الکترون مولکول ديگر را به شدت جذب مي کند و کوچک بودن اندازه اتم هيدروژن سبب مي شود که مولکول دوم بتواند به آن نزديک شود.

* کوچک بودن اتمهاي متصل به هيدروژن: پيوند هيدروژني واقعاً موثر فقط در ترکيبات فلوئور، اکسيژن و نيتروژن تشکيل مي شود.