مقایسه تقسیم میتوز و تقسیم میوز

تقسیم میتوز و میوز که در کتاب زیست شناسی سوم دبیرستان اهمیت خاصی دارد، دارای شباهت‌ها و تفاوت‌های اساسی است. این تفاوت ها و شباهت ها منبعی مناسب برای طراحان سوال نهایی و کنکور بوده و پیچیدگی های خاص خود را نیز دارد. در این مطلب ابتدا نگاهی کلی و جامع به این دو تقسیم و مقایسه آن ها داریم و در انتها یک مقایسه کامل و کنکوری از این دو قسمت را برای شما ارائه می کنیم.

تقسیم‌ میتوز در تقسیم‌ میتوز از یک‌ سلول‌ دیپلوئید (سلولی‌ که‌ در هسته‌ خود دارای‌ ۲n کروموزوم‌ باشد.)، دو سلول‌ دیپلوئید کاملاً مشابه‌ یکدیگر و مشابه‌ با سلول‌ اولیه‌ پدید می‌آید. در واقع‌ نقش‌ تقسیم‌ میتوز فقط‌ افزایش‌ تعداد سلول‌هاست‌. در چرخه‌ زندگی‌ هر سلول‌، دو مرحله‌ وجود دارد: مرحله‌ای‌ که‌ سلول‌ زندگی‌ عادی‌ خود را می‌گذراند و در حال‌ تقسیم‌ شدن‌ نیست‌. به‌ این‌ مرحله‌ اصطلاحاً «مرحله‌ اینترفاز» گفته‌ می‌شود. مرحله‌ دوم‌ همان‌ مرحله‌ای‌ است‌ که‌ طی‌ آن‌ سلول‌ تقسیم‌ می‌شود و به‌ نام‌ «مرحله‌ میتوز» شناخته‌ می‌شود. به‌ این‌ ترتیب‌، یک‌ چرخه‌ سلولی‌ از پایان‌ یک‌ میتوز شروع‌ می‌شود و تا پایان‌ میتوز بعدی‌ ادامه‌ دارد. به‌ عبارت‌ دیگر، یک‌ چرخه‌ سلولی‌ شامل‌ اینترفاز و میتوز بعد از آن‌ است‌.از آنجا که‌ طی‌ میتوز، از یک‌ سلول‌ دیپلوئید، دو سلول‌ دیپلوئید پدید می‌آید که‌ هر یک‌ دارای‌ ماده‌ وراثتی‌ مساوی‌ با سلول‌ اولیه‌ هستند، لازم‌ است‌ که‌ پیش‌ از تقسیم‌، سلول‌ دیپلوئید اولیه‌، ماده‌ وراثتی‌ خود را دو برابر نماید.

این‌ عمل‌ یعنی‌ همانندسازی‌ مولکولهای‌ DNA، پیش‌ از تقسیم‌ در مرحله‌ اینترفاز انجام‌ می‌شود و هر یک‌ از مولکول‌های‌ DNA موجود در هسته‌ سلول‌، به‌ دو مولکول‌ کاملاً یکسان‌ DNA تبدیل‌ می‌شوند. این‌ دو مولکول ‌DNA، الل‌های‌ مشابهی‌ از ژنهای‌ مشابه‌ را حمل‌ می‌کنند و اگر مثلاً در جایگاه‌ خاصی‌ از یکی‌ از این‌ مولکول‌ها، الل‌ کنترل‌ کننده‌ رنگ‌ آبی‌ چشم‌ قرار داشته‌ باشد، در جایگاه‌ مشابه‌ مولکول‌ دیگر هم‌ همان‌ الل‌ کنترل‌ کننده‌ رنگ‌ آبی‌ چشم‌ قرار دارد. مرحله‌ اینترفاز بر اساس‌ زمان‌ همانندسازی‌ مولکول‌های‌ DNA، خود به‌ مراحلی‌ تقسیم‌ می‌شود. مرحله‌ همانندسازی‌ مولکول‌های‌ DNA، «مرحله‌ S » یا «مرحله‌ سنتز» نامیده‌ می‌شود، مرحله‌ پیش‌ از این‌ مرحله‌، «مرحله‌ ۱ G» یا «وقفه‌ اول‌» و مرحله‌ پس‌ از مرحله‌ S، «مرحله‌ ۲ G » یا «وقفه‌ دوم‌» نامیده‌ می‌شود. در طول‌ وقفه‌ اول‌ سلول‌ رشد می‌کند و آنزیمهای‌ لازم‌ برای‌ همانندسازی‌ DNA در این‌ مرحله‌ فعال‌ می‌شوند. در طول‌ وقفه‌ دوم‌ ساخته‌ شدن‌ پروتئین‌ در سلول‌ افزایش‌ می‌یابد.

گفتیم‌ که‌ همانندسازی‌ DNA در مرحله‌ سنتز صورت‌ می‌گیرد. پس‌ از مرحله‌ سنتز، یعنی‌ هنگامی‌ که‌ همانندسازی‌ مولکولهای‌ DNA انجام‌ شده‌است‌، هر رشته‌ کروماتین‌ که‌ قبلاً از یک‌ مولکول‌ DNA تشکیل‌ شده‌ بود، تبدیل‌ به‌ دو رشته‌ و دارای‌ دو مولکول‌ DNA می‌شود. که‌ به‌ هر یک‌ از این‌ رشته‌ها یک‌ «کروماتید» گفته‌ می‌شود. این‌ دو کروماتید نسبت‌ به‌ هم‌ اصطلاحاً «کروماتیدهای‌ خواهری‌» نامیده‌ می‌شوند و از نظر اللهای‌ ژنهای‌ خود کاملاً یکسان‌ هستند. یعنی‌ اگر به‌ عنوان‌ مثال‌، رشته‌ کروماتین‌ اولیه‌ دارای‌ ژن‌ رنگ‌ چشم‌ آبی‌ بوده‌است‌، حال‌ هر دو کروماتید آن‌ هم‌ دارای‌ الل‌ کنترل‌ کننده‌ رنگ‌ آبی‌ چشم‌ هستند. اصطلاحاً کروموزوم‌ را در این‌ حالت‌ «دو کروماتیدی‌» یا «مضاعف‌» می‌نامند. دو کروماتید هر کروموزوم‌ مضاعف‌ در نقطه‌ای‌ به‌ نام‌ «سانترومر» به‌ یکدیگر متصلند. حال‌ به‌ بررسی‌ مراحل‌ تقسیم‌ میتوز می‌پردازیم‌:

۱) مرحله‌ پروفاز: در این‌ مرحله‌ «سانتریول‌ها» که‌ به‌ صورت‌ یک‌ جفت‌ میله‌ عمود بر هم‌ نزدیک‌ هسته‌ سلولهای‌ جانوری‌ (و سلول‌های‌ آن‌ دسته‌ از گیاهانی‌ که‌ گامت‌ نر متحرک‌ تولید می‌کنند) قرار دارند و در پایان‌ اینترفاز مضاعف‌ شده‌اند، به‌ طرف‌ قطب‌های‌ سلول‌ حرکت‌ می‌کنند. در همین‌ مرحله‌، رشته‌های‌ اسکلت‌ سلولی‌ دستخوش‌ تغییراتی‌ می‌شوند و دوک‌ تقسیم‌ را پدید می‌آورند که‌ سانتریول‌ها در دو قطب‌ آن‌ قرار دارند. در مدتی‌ که‌ سانتریول‌ها به‌ طرف‌ قطبین‌ سلول‌ حرکت‌ می‌کنند، هستک‌ و غشاء هسته‌ تحلیل‌ می‌روند و رشته‌های‌ کروماتین‌، کوتاه‌ و قطور شده‌، به‌ کروموزوم‌ تبدیل‌ می‌شوند.

۲) مرحله‌ متافاز: در این‌ مرحله‌ کروموزوم‌های‌ مضاعف‌ از ناحیه‌ سانترومر خود به‌ رشته‌های‌ دوک‌ متصل‌ می‌شوند و توسط‌ این‌ رشته‌ها به‌ استوای‌ سلول‌ هدایت‌ می‌شوند. از آنجا که‌ در مرحله‌ بعدی‌ دو کروماتید هر کروموزوم‌ باید از یکدیگر جدا شوند، لازم‌ است‌ که‌ هر یک‌ دارای‌ سانترومر مستقلی‌ باشند. پس‌ از جدا شدن‌ کروماتیدها از یکدیگر، لفظ‌ «کروماتید» در مورد دو رشته‌ یک‌ کروموزوم‌ مضاعف‌ که‌ اکنون‌ از هم‌ جدا شده‌ و هر یک‌ دارای‌ سانترومر مستقلی‌ هستند، کاربرد ندارد. به‌ طور کلی‌، هر قطعه‌ای‌ از ماده‌ وراثتی‌ که‌ یک‌ سانترومر داشته‌ باشد، یک‌ «کروموزوم‌» است‌. به‌ همین‌ خاطر، پس‌ از تقسیم‌ سانترومر، هر یک‌ از کروماتیدهای‌ سابقِ یک‌ کروموزوم‌ مضاعف‌، به‌ یک‌ کروموزومِ تک‌رشته‌ای‌ تبدیل‌ می‌شوند.

۳) مرحله‌ آنافاز: در این‌ مرحله‌ رشته‌های‌ دوک‌ کروماتیدهای‌ خواهری‌ هر کروموزوم‌ را که‌ در پایان‌ مرحله‌ متافاز دارای‌ سانترومر مستقلی‌ شده‌اند، (و اکنون‌ هر کدام‌ یک‌ کروموزوم‌ هستند) از هم‌ جدا می‌کنند و هر کروموزومِ تک‌رشته‌ای‌ به‌ طرف‌ یکی‌ از قطب‌های‌ سلول‌ هدایت‌ می‌شود. به‌ این‌ ترتیب‌ در پایان‌ مرحله‌ آنافاز، در هر قطب‌ سلول‌ یک‌ نسخه‌ از هر یک‌ از کروموزومهای‌ سلول‌ اولیه‌ وجود دارد.

۴) مرحله‌ تلوفاز: وقایع‌ این‌ مرحله‌ دقیقاً عکس‌ وقایع‌ مرحله‌ پروفاز است‌. هستک‌ و غشاء هسته‌ ظاهر می‌شوند؛ کروموزومهای‌ هر قطب‌ دوباره‌ نازک‌ و بلند می‌شوند و شبکه‌ کروماتین‌ را تشکیل‌ می‌دهند و در نهایت‌ با فرورفتگی‌ غشا، دو سلولِ کاملاً مشابه‌ یکدیگر و مشابه‌ سلول‌ اولیه‌ به‌ وجود می‌آید.

در مورد تقسیم‌ میتوز، توجه‌ به‌ این‌ نکته‌ ضروری‌ است‌ که‌ چون‌ کروماتیدهای‌ خواهری‌ از نظر ژنتیکی‌ دقیقاً مانند یکدیگر هستند و الل‌های‌ یکسانی‌ را حمل‌ می‌کنند، جدا شدن‌ آنها در مرحله‌ آنافاز و انتقال‌ هر یک‌ به‌ یکی‌ از سلولهای‌ حاصل‌ از تقسیم‌، سبب‌ ایجاد تمایز ژنتیکی‌ بین‌ دو سلول‌ حاصل‌ از تقسیم‌ نمی‌شود. در نتیجه‌ سلولهای‌ حاصل‌ از تقسیم‌ میتوز، کاملاً مشابه‌ یکدیگر و مشابه‌ سلول‌ اولیه‌ هستند.

(۲ـ۲) تقسیم‌ میوز

برخلاف‌ تقسیم‌ میتوز که‌ در اکثر سلولها اتفاق‌ می‌افتد، در جانوران‌ تقسیم‌ میوز فقط‌ در سلولهای‌ مولد«گامت‌ها» یا «سلول‌های‌ 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 خود، دارای‌ ۲n 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 وراثتی‌ سلول‌های‌ حاصل‌، دو برابر ماده‌ وراثتی‌ سلول‌ اولیه‌ است‌ و لازم‌ است‌ که‌ پیش‌ از تقسیم‌، سلول‌ محتوای‌ ژنتیکی‌ خود را از طریق‌ همانندسازی‌ دو برابر نماید. در تقسیم‌ میوز نیز، همانند تقسیم‌ میتوز این‌ عمل‌ در مرحله‌ پیش‌ از شروع‌ تقسیم‌ انجام‌ می‌شود و هر کروموزوم‌ دارای‌ دو کروماتید خواهری‌ کاملاً یکسان‌ می‌شود. تقسیم‌ میوز در واقع‌ شامل‌ دو تقسیم‌ متوالی‌ است‌ که‌ آنها را میوز ۱ و میوز ۲ می‌نامیم‌. در فاصله‌ دو تقسیم‌، همانندسازی‌ DNAصورت‌ نمی‌گیرد. حال‌ به‌ بررسی‌ مراحل‌ هر یک‌ از این‌ دو تقسیم‌ می‌پردازیم‌:

۱) پروفاز میوز ۱: در این‌ مرحله‌، علاوه‌ بر وقایع‌ پروفاز تقسیم‌ میتوز (حرکت‌ سانتریول‌ها به‌ طرف‌ قطبین‌ سلول‌، پدید آمدن‌ دوک‌، تحلیل‌ هستک‌ و غشاء هسته‌ و تبدیل‌ رشته‌های‌ کروماتین‌ به‌ کروموزوم‌)، اتفاق‌ مهم‌ دیگری‌ رخ‌ می‌دهد که‌ عامل‌ اصلی‌ تفاوت‌ بین‌ تقسیم‌ میوز و میتوز است‌. به‌ این‌ صورت‌ که‌ کروموزوم‌های‌ همولوگ‌ مضاعف‌ (دو کروماتیدی‌) یکدیگر را می‌یابند و نقطه‌ به‌ نقطه‌ در تمام‌ طول‌ خود با یکدیگر جفت‌ می‌شوند. به‌ این‌ ترتیب‌ مجموعه‌هائی‌ به‌وجود می‌آید 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 می‌شود. این‌ اتصال‌ کروموزوم‌های‌ همولوگ‌ به‌ یکدیگر باعث‌ می‌شود که‌ در متافاز ۱ میوز، نحوه‌ قرارگیری‌ آنها نسبت‌ به‌ یکدیگر با تقسیم‌ میتوز متفاوت‌ باشد که‌ موجب‌ تفاوت‌ اساسی‌ بین‌ تقسیم‌ میوز و میتوز می‌شود.

۲) متافاز میوز ۱: در این‌ مرحله‌ تترادها روی‌ رشته‌های‌ دوک‌ قرار می‌گیرند و به‌ استوای‌ سلول‌ منتقل‌ می‌شوند. از آنجا که‌ در مرحله‌ بعدی‌ یعنی‌ آنافاز میوز ۱ کروموزوم‌های‌ همولوگ‌ از هم‌ جدا می‌شوند و هر یک‌ از کروموزوم‌های‌ همولوگ‌ در این‌ مرحله‌ دارای‌ یک‌ سانترومر مستقل‌ است‌، در متافاز میوز ۱ مضاعف‌سازی‌ ناحیه‌ سانترومر صورت‌ نمی‌گیرد و این‌ یک‌ تفاوت‌ دیگر بین‌ متافاز میوز ۱ و متافاز میتوز است‌. به‌ هر حال‌ تفاوت‌ اصلی‌ بین‌ متافاز میوز ۱ و متافاز میتوز در این‌ است‌ که‌ در متافاز میوز ۱، کروموزوم‌های‌ همولوگ‌ که‌ تتراد تشکیل‌ داده‌اند، بر روی‌ هم‌ قرار دارند و در مرحله‌ بعدی‌ یعنی‌ آنافاز ۱، رشته‌های‌ دوک‌ موجب‌ جدا شدن‌ آنها (همولوگ‌ها) از یکدیگر خواهد شد؛ ولی‌ در متافاز میتوز، کروموزوم‌های‌ همولوگ‌ هر یک‌ مستقلاً در کنار هم‌ بر روی‌ رشته‌های‌ دوک‌ قرار می‌گیرند و در نتیجه‌، در مرحله‌ آنافاز میتوز، کروماتیدهای‌ خواهری‌ حامل‌ الل‌های‌ یکسان‌ از یکدیگر جدا می‌شوند.

۳) آنافاز میوز ۱: در این‌ مرحله‌ رشته‌های‌ دوک‌، کروموزوم‌های‌ همولوگ‌ را از هم‌ جدا می‌کنند و هر کدام‌ از همولوگ‌ها به‌ طرف‌ یکی‌ از قطبهای‌ دوک‌ تقسیم‌ حرکت‌ می‌کنند.

۴) تلوفاز میوز ۱: در این‌ مرحله‌ میوز ۱ به‌ پایان‌ می‌رسد. نتیجه‌ میوز ۱ 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 ۲n مولکول‌ DNA است‌ که‌ دو به‌ دو سانترومر مشترکی‌ دارند؛ در نتیجه‌ دارای‌ n سانترومر و هاپلوئید است‌.

۵) پروفاز میوز ۲: این‌ مرحله‌ بسیار کوتاه‌ است‌. سانتریول‌ها تقسیم‌ می‌شوند و به‌ طرف‌ قطبین‌ سلول‌ حرکت‌ می‌کنند؛ دوک‌ تشکیل‌ می‌شود و کروموزوم‌های‌ دو کروماتیدی‌ روی‌ آن‌ قرار می‌گیرند.

۶) متافاز میوز ۲: کروموزوم‌های‌ دو کروماتیدی‌ به‌ قسمت‌ وسط‌ دوک‌ می‌روند و در استوای‌ سلول‌ قرار می‌گیرند. در پایان‌ این‌ مرحله‌ ناحیه‌ سانترومر مضاعف‌ می‌شود.

۷) آنافاز میوز ۲: رشته‌های‌ دوک‌ موجب‌ جدا شدن‌ کروماتیدهای‌ خواهری‌ از یکدیگر و انتقال‌ آنها به‌ قطبین‌ سلول‌ می‌شوند. در اینجا نیز مانند تقسیم‌ میتوز، چون‌ کروماتیدهای‌ خواهری‌ حامل‌ اللهای‌ یکسانی‌ هستند، جدا شدن‌ آنها باعث‌ ایجاد تمایز ژنتیکی‌ بین‌ سلول‌های‌ حاصل‌ نمی‌شود.

۸) تلوفاز میوز ۲: در این‌ مرحله‌ تقسیم‌ میوز کامل‌ می‌شود 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 می‌شوند.

مقایسه میتوز و میوز

مشاهده می کنید که تقسیم میوز ۲ بسیار مشابه میتوز است با این تفاوت که در میوز ۲ از کروموزوم‌های همتا خبری نیست.

---