الانقسام الاختزالي: الوظيفة والمراحل وخصائصها - مادة الاحياء - 2026

و الانقسام الاختزالي هو نوع من انقسام الخلايا التي تميز الكائنات الحية حقيقية النواة التي هي مرحلة التكاثر الجنسي دورة الحياة. من خلال هذه العملية ، يتم تقليل عدد الكروموسومات في الخلايا المنقسمة بمقدار النصف ، ولهذا يُعرف أيضًا باسم "الانقسام الاختزالي".

وفقًا لأساسيات نظرية الخلية "كل خلية تأتي من خلية أخرى" ومن المعروف أن خلية واحدة تؤدي إلى ظهور أخرى من خلال عملية الانقسام التي تتكون من ازدواج مكوناتها الداخلية (DNA ، البروتينات ، إلخ)) وانفصالها إلى خليتين "ابنتيتين" متطابقتين تقريبًا.

مخطط ملخص الانقسام الاختزالي: 1) ازدواج الكروموسومات 2) ازدواج الكروموسومات المتجانسة 3) العبور فوق 4) الانقسام الانتصافي الأول (واحد من كل كروموسومات مكررة لكل خلية ابنة) 5) الانقسام الانتصافي الثاني (كروموسوم واحد من كل منهما واحد لكل خلية ابنة) (المصدر: بيتر كوكسهيد عبر ويكيميديا ​​كومنز)

تسمح هذه العملية باستمرارية الحياة والانتقال "غير المتغير" للمادة الجينية إلى الأجيال اللاحقة. يحدث الانقسام الاختزالي في كل من خلايا الكائنات متعددة الخلايا والكائنات أحادية الخلية (البروتوزوا والخميرة والبكتيريا ، من بين العديد من الكائنات الأخرى).

بالنسبة لبعض الكائنات الحية ، هذا هو الشكل الرئيسي للتكاثر ويعرف باسم التكاثر اللاجنسي. ومع ذلك ، فإن تكاثر الكائنات الحية متعددة الخلايا ، والتي لها دورات تطور مختلفة ، هو أكثر تعقيدًا بعض الشيء ويعني أن جميع خلايا نفس الكائن الحي تتكون من خلية خاصة جدًا تسمى الزيجوت.

البيضة الملقحة هي نتيجة لعملية تسمى التكاثر الجنسي ، والتي تتضمن اندماج خليتين مشيجيتين أو جنسيتين ، ينتجه شخصان مختلفان (عمومًا "ذكر" و "أنثى") والتي تمتلك نصف المعلومات الجينية كل.

إن عملية إنتاج هذه الخلايا الجنسية هي ما يُعرف في الكائنات متعددة الخلايا باسم الانقسام الاختزالي ولها الوظيفة الرئيسية لإنتاج الخلايا بنصف الحمل الكروموسومي ، أي الخلايا أحادية العدد.

وظيفة الانقسام الاختزالي

الانقسام الاختزالي هو الجزء المركزي أو "قلب" التكاثر الجنسي ، والذي يبدو أنه "اكتساب" مفيد تطوريًا ، حيث تم اعتماده من قبل معظم أنواع الحيوانات والنباتات.

تتضمن هذه العملية مزيجًا من جينومين مختلفين ، والذي ينتهي بتكوين ذرية مع موهبة وراثية "جديدة" ، والتي بدورها تعني زيادة في التباين.

من خلال هذا الانقسام الخلوي الاختزالي ، تنتج الخلايا المتخصصة في جسم الحيوانات والنباتات متعددة الخلايا ، والمعروفة باسم خلايا الخط الجرثومي ، الخلايا الجنسية أو المشيجية التي ، عند اندماجها ، تؤدي إلى ظهور خلية تسمى الزيجوت..

يعد تقليل عدد الكروموسومات عن طريق الانقسام الاختزالي خطوة أساسية لاتحاد خليتين جنسيتين يتم إنتاجهما "لتجديد" مكمل الكروموسومات ثنائي الصبغيات في الجيل التالي ، مما يضمن استمرارية النوع.

من الممكن تقليل عدد الكروموسومات ، لأنه خلال الانقسام الاختزالي ، تتبع جولة واحدة من تكرار الحمض النووي جولتان متتاليتان من الفصل الكروموسوم.

ميزة تنافسية

حقيقة أن فردين يتكاثران جنسيًا ويحدث اندماج أمشجين مختلفين وراثيًا ، وقد تم أيضًا "خلط" كروموسوماتهما سابقًا عن طريق عمليات عشوائية "، يمكن أن تعني ميزة تطورية من وجهة نظر المنافسة.

يسمح الانقسام الاختزالي ، الذي يؤدي إلى ظهور الخلايا ذات التركيبة الجينية الجديدة التي تندمج أثناء التكاثر الجنسي ، للأفراد الذين هم نتاج هذا التكاثر بالتكيف للبقاء على قيد الحياة في بيئات تختلف بطريقة أساسية.

القضاء على الأليلات "الضارة"

نظرًا لأن السكان عرضة لظهور الأليلات الجديدة عن طريق الطفرات (يمكن أن يكون العديد منها ضارًا أو ضارًا) ، فإن الانقسام الاختزالي والتكاثر الجنسي يمكن أن يفضلا الإزالة السريعة لهذه الأليلات ، مما يمنع تراكمها وانتشارها بشكل أكبر.

مراحل الانقسام الاختزالي

يمكن تفسير العملية الانتصافية على أنها "فصل" أو "توزيع" لكروموسومات الخلية التي يتم تقليل حملها الكروموسومي في انقسامها ، والذي يحدث من خلال قسمين يعرفان باسم الانقسام الانتصافي الأول والانقسام الانتصافي الثاني ، وهذا هو آخر مشابه تمامًا للانقسام الانقسامي.

كما سنرى أدناه ، يتكون كل من الانقسام الاختزالي من طور أولي ، طور ، طور ، وطور طور.

مراحل الانقسام الاختزالي (المصدر: Boumphreyfr عبر ويكيميديا ​​كومنز)

- الانقسام الانتصافي الأول

يبدأ الانقسام الاختزالي الأول أو الانقسام الانتصافي الأول باتحاد أعضاء كل زوج متماثل من الكروموسومات (كروموسومات الأم والأب التي ترثها الكائنات ثنائية الصبغيات من والديها).

واجهه المستخدم

كما هو الحال في الانقسام ، فإن مرحلة دورة الخلية الجرثومية التي تسبق الانقسام الاختزالي هي الواجهة. خلال هذه المرحلة ، يحدث الحدث الوحيد لتكاثر الحمض النووي الخلوي ، والذي يولد كروموسومًا للأم والأب (وهما خلايا ثنائية الصبغيات) يتكون كل منهما من كروماتيدات أختين.

الطور الأول

خلال المرحلة الأولى من الانقسام الاختزالي الأول ، يحدث الاتحاد أو الاتصال الجسدي بين الكروموسومات المتجانسة (الكروموسومات المتكافئة من والدين مختلفين ، الأب والأم) بطولها بالكامل.

يُعرف هذا الحدث باسم المشبك وهي العملية التي يتم من خلالها ربط أربعة كروماتيدات ، اثنان من كل كروموسوم متماثل ، وهذا هو سبب تسمية الهيكل الناتج بمركب رباعي أو ثنائي التكافؤ (عدد الرباعي في خلية أثناء الطور الأولي هو ما يعادل عدد الكروموسومات الفردية).

في كل رباعي ، كروماتيدات غير شقيقة ، أي تلك التي تنتمي إلى كروموسومات متماثلة ، تتحد من خلال عملية تسمى التقاطع ، والتي تؤدي إلى التبادل الجيني بين الكروموسومات عن طريق "قص ولصق" أجزاء عشوائية في مواضع عشوائية ، توليد تركيبات جينية جديدة.

بعد حدوث إعادة التركيب ، تنفصل السنتروميرات للكروموسومات المتجانسة ، وتبقى متحدة فقط بمناطق تعرف باسم chiasms ، والتي تتوافق مع مواقع التقاطع. ومع ذلك ، تظل الكروماتيدات الشقيقة متصلة عبر السنترومير.

خلال هذه المرحلة من الانقسام الاختزالي الأول ، تنمو الخلايا وتصنع الجزيئات الاحتياطية. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تقدير تكوين مغزل الأنبوب الدقيق ، وفي الطور الأول المتأخر ، يختفي الغلاف النووي ويتم رؤية رباعي الكروماتيد بوضوح تحت المجهر الضوئي.

تنتهي هذه المرحلة عندما تصطف الرباعي في المستوى الاستوائي للخلية المنقسمة.

الطور الأول

أثناء الطور الاستباقي ، تلتصق ألياف مغزل الأنبوب الدقيق بسنتروميرات الكروموسومات المتجانسة والأقطاب المقابلة للخلية ؛ هذا هو عكس ما يحدث أثناء الانقسام الفتيلي ، حيث يتم ربط الأجزاء المركزية للكروماتيدات الشقيقة بالأنابيب الدقيقة في القطبين المعاكسين.

أنا طور أنا

في هذه المرحلة ، تنفصل الكروموسومات المتماثلة المضاعفة ، حيث يتم "سحبها" نحو القطبين المعاكسين للخلية بفضل الأنابيب الدقيقة للمغزل. عند كل قطب ، تم العثور على مزيج عشوائي من الكروموسومات ، ولكن تم العثور على عضو واحد فقط من كل زوج متماثل.

أثناء الطور الأول ، تظل الكروماتيدات الشقيقة مرتبطة ببعضها البعض من خلال مراكزها المركزية ، والتي تختلف عن الانقسام الفتيلي ، حيث يتم فصل الكروماتيدات الشقيقة في أقطاب متقابلة للخلية أثناء الطور الانقسامي.

Telophase أنا

عند هذه النقطة ، فإن الكروماتيدات "اللاكثافة" ، أي أنها تصبح أقل وضوحًا تحت المجهر ، وتفقد شكلها المميز. يُعاد تنظيم الغلاف النووي ويحدث الانقسام الخلوي أو فصل الخلايا الوليدة ، والتي تحتوي على عدد فردي من الكروموسومات ، ولكنها تتكون من كروموسومات مزدوجة (مع كروماتيداتها).

بين الطور الأول والتقسيم الانتصافي التالي ، هناك فترة زمنية قصيرة تُعرف باسم الحراك الداخلي ، على الرغم من أنها لا تحدث في جميع الكائنات الحية.

- الانقسام الانتصافي الثاني

أثناء الانقسام الثاني ، يتم فصل الكروماتيدات الشقيقة ، كما يحدث أثناء الانقسام الفتيلي ، ولكن دون تكرار الحمض النووي مسبقًا.

الطور الثاني

Prophase II يشبه إلى حد بعيد الطور الانقسامي. في هذه المرحلة لا يوجد اتحاد للكروموسومات المتجانسة ولا يوجد تقاطع.

في المرحلة الثانية ، تصبح الكروماتيدات مرئية مرة أخرى ، أي أن الكروماتين يتكثف. تشع ألياف المغزل من كل قطب ، ممتدة نحو السنتروميرات التي تنضم إلى الكروماتيدات الشقيقة.

أخيرًا ، يختفي الغلاف النووي وتصل الأنابيب الدقيقة من الأقطاب المتقابلة إلى مركز كل كروماتيد ويتم محاذاة هذه في المستوى الاستوائي للخلية.

الطور الثاني

يختلف الطور الثاني عن الطور الأول في عدد الكروماتيدات التي تصطف في المستوى الاستوائي. في الطور الأول ، تُرى الرباعي ، بينما في II يتم ملاحظة الكروماتيدات الشقيقة فقط من نفس الكروموسوم ، كما هو الحال في الطور الانقسامي.

أنافاس الثاني

في هذه المرحلة ، تنفصل الكروماتيدات الشقيقة حيث يتم إزاحتها نحو القطبين المعاكسين للخلية. من هذه اللحظة فصاعدًا ، يعتبر كل كروماتيد كروموسوم مستقل.

Telophase II

في بداية الطور النهائي ، يتجدد الغلاف النووي على مجموعة الكروموسومات المتجانسة غير المضاعفة التي تم توزيعها في كل قطب من الخلية ، وبعد ذلك يحدث الانقسام الخلوي أو فصل الخلايا الوليدة.

ينتج عن الانقسام الانتصافي للخلية ثنائية الصبغيات أربع خلايا أحادية الصيغة الصبغية ، لكل منها مجموعة مختلفة من الجينات ، كما حدث إعادة التركيب.

المراجع

1. ألبرتس ، بي ، براي ، دي ، هوبكين ، كيه ، جونسون ، إيه دي ، لويس ، جيه ، راف ، إم ،… ووالتر ، بي (2013). بيولوجيا الخلية الأساسية. علوم جارلاند.
2. برنشتاين ، هـ ، وبرنشتاين ، سي (2013). الأصل التطوري والوظيفة التكيفية للانقسام الاختزالي. في الانقسام الاختزالي. IntechOpen.
3. هانت ، بنسلفانيا ، وهاسولد ، تي جيه (2002). الجنس مهم في الانقسام الاختزالي. علم ، 296 (5576) ، 2181-2183.
4. كليكنر ، ن. (1996). الانقسام الاختزالي: كيف يمكن أن يعمل؟ وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم ، 93 (16) ، 8167-8174.
5. سولومون ، إي بي ، بيرج ، إل آر ، ومارتن ، دي دبليو (2011). علم الأحياء (التاسع إدن). بروكس / كول ، Cengage Learning: USA.
6. Villeneuve ، AM ، & Hillers ، KJ (2001). من أين الانقسام الاختزالي؟ الخلية، 106 (6) ، 647-650.