زیست‌شناسی

میتوز و سیتوکینز در سلول گیاهی و سلول جانوری؛ دوک تقسیم و سانتریول

امتیازی که به این مقاله می دهید چند ستاره است؟
[کل: ۱ میانگین: ۵]

میتوز و سیتوکینز

دو کروماتید هر کروموزوم مضاعف هنگام میتوز از یکدیگر جدا می‌شوند و به کمک دوک تقسیم به سوی دو قطب سلول حرکت می‌کنند. دوک، ساختاری است متشکل از گروهی از میکروتوبول ها (ریزلوله‌ها) که در حرکت دادن کروموزوم‌ها نقش دارند.

تشکیل دوک

سلول‌های جانوری به طور معمول، یک جفت سانتریول دارند که در نزدیکی هسته قرار دارد. هر سانتریول، یک جسم کوچک استوانه‌ای شکل است. دو سانتریول هر سلول با زاویه ۹۰ درجه نسبت به یکدیگر قرار می‌گیرند (شکل ۱). طی مرحله G2 چرخه سلول، سانتریول ها که یک جفت هستند، همانندسازی می‌کنند. بنابراین، سلول به هنگام ورود به مرحله میتوز، دو جفت سانتریول خواهد داشت. وقتی سلول به مرحله میتوز وارد می‌شود، جفت سانتریول ها شروع به جدا شدن از یکدیگر می‌کنند و هر جفت سانتریول، به سوی یکی از دو قطب سلول حرکت می‌کند و به این ترتیب از جفت سانتریول دیگر دور می‌شود. همچنان که جفت سانتریول ها از یکدیگر دور می‌شوند، بین آن‌ها رشته‌هایی پروتئینی شکل می‌گیرد که ساختار دوک را پدید می‌آورند.

دوک تقسیم و سانتریول هاشکل ۱- دوک تقسیم و سانتریول ها

سانتریول ها و رشته‌های دوک هر دو از لوله‌هایی تو خالی، از جنس پروتئین، ساخته شده‌اند. این لوله‌های ریز پروتئینی میکروتوبول نام دارند. هر یک از رشته‌های دوک از یک میکروتوبول ساخته شده است، اما هر سانتریول از ۹ دسته سه تایی از میکروتوبول ساخته شده است. این ۹ دسته به صورتی آرایش یافته‌اند که در مجموع جسمی استوانه‌ای شکل را می‌سازند. سلول‌های بسیاری از گیاهان اگر چه سانتریول ندارند اما دوک را می‌سازند. بعضی پروتئین‌های سیتوپلاسمی با همکاری پروتئین‌های غشایی این کار را انجام می‌دهند.

مراحل میتوز

گرچه میتوز فرایندی پیوسته است اما زیست شناسان برای آسانی مطالعه، آن را به چهار مرحله تقسیم کرده‌اند (شکل ۲):

مراحل میتوز و سیتوکینز در یک سلول جانوریشکل ۲- مراحل میتوز و سیتوکینز در یک سلول جانوری

پروفاز: طی پروفاز، رشته‌های دراز و در هم تنیده کروماتینی، به تدریج کوتاه و ضخیم می‌شوند و کروموزوم‌ها که همانند سازی کرده‌اند (کروموزوم‌های مضاعف شده)، قابل دیدن می‌شوند. هستک و پوشش هسته ناپدید می‌شود و با دور شدن سانتریول ها از یکدیگر، دوک شکل می‌گیرد.

متافاز: طی متافاز، کروموزوم‌های مضاعف شده به سمت وسط سلول حرکت می‌کنند و در سطح استوایی سلول ردیف می‌شوند. در این مرحله، گروهی از رشته‌های دوک از یک سو به قطب و از سوی دیگر به سانترومر کروموزوم‌ها متصل شده‌اند. در متافاز، دو کروماتید هر کروموزوم حداکثر فشردگی را پیدا می‌کنند.

آنافاز: دو کروماتید خواهری هر کروموزوم مضاعف شده از محل سانترومر از یکدیگر جدا می‌شوند. کروماتیدها که هم اکنون کروموزوم (کروموزوم تک کروماتیدی) نام دارند، بر اثر کوتاه شدن رشته‌های دوک به سوی قطب‌ها کشیده می‌شوند.

تلوفاز: در هر یک از دو قطب، پوشش هسته در اطراف کروموزوم‌ها تشکیل می‌شود. کروموزوم‌ها با باز شدن پیچیدگی‌ها و تابیدگی‌های آنها دوباره شروع به باریک و دراز شدن می‌کنند تا به تدریج به صورت رشته‌های کروماتینی در آیند و هستک نیز پدیدار می‌شود. تلوفاز مرحله پایانی میتوز است، در این مرحله دوک از بین می‌رود.

سیتوکینز

در بسیاری موارد در انتهای میتوز، سیتوکینز آغاز می‌شود. طی سیتوکینز، سیتوپلاسم سلول به دو بخش تقسیم می‌شود (شکل ۳).

سیتوکینز در یک سلول جانوریشکل ۳- سیتوکینز در یک سلول جانوری

در سلول‌های جانوری و دیگر سلول‌هایی که دیواره ندارند، طی سیتوکینز، کمربندی از رشته‌های پروتئینی در میانه سلول ایجاد می‌شود که با تنگ شدن آن، سلول به دو نیم تقسیم می‌شود.

در سلول‌های گیاهی و دیگر سلول‌هایی که دیواره سخت دارند، سیتوپلاسم به روش دیگری تقسیم می‌شود. در سلول‌های گیاهی وزیکول‌هایی که توسط دستگاه گلژی ساخته شده‌اند در میانه سلول به یکدیگر می‌پیوندند و صفحه‌ای را پدید می‌آورند. این صفحه در واقع یک دیواره سلولی است که توسط غشا احاطه شده است. (شکل ۳).

هم در سلول‌های جانوری و هم در سلول‌های گیاهی، سلول‌های دختر معمولاً از نظر اندازه یکسان‌اند و کروموزوم‌هایشان درست مثل سلول مادر است. علاوه بر این، هر یک از سلول‌های دختر حدود نیمی از سیتوپلاسم (و اندامک‌های سیتوپلاسمی) مادر را دریافت می‌کند.

میتوز و سیتوکینز در یک سلول گیاهیشکل ۴- میتوز و سیتوکینز در یک سلول گیاهی

خودآزمایی

۱- کار میکروتوبول ها را طی میتوز توصیف کنید. 

۲- وقایعی را که در هر مرحله از میتوز رخ می‌دهد توصیف کنید. 

۳- سیتوکینز را در سلول‌های گیاهی و جانوری مقایسه کنید. 

۴- اگر سیتوکینز از چرخه سلول حذف شود، چه پیامدی خواهد داشت؟

فعالیت

۱- باکتری‌ها به سادگی به دو نیم تقسیم می‌شوند، اما سلول‌های یوکاریوت با میتوز، تولید مثل می‌کنند فکر می‌کنید این تفاوت در تقسیم ، چه کمکی به تولید مثل سلول‌های یوکاریوتی کرده است؟

۲- پنج اندامک را نام ببرید که قبل از تقسیم سیتوپلاسم، باید تقسیم یا قطعه قطعه شوند

۳- معمولاً، آسیب‌هایی که به مغزیانخاع وارد می‌شود، پایدار هستند با بهره‌گیری از آنچه که درباره چرخه سلولی فرا گرفته‌اید، توضیح دهید که چرا سلول‌های از بین رفته در مغز و نخاع جبران نمی‌شوند؟

فعالیت

مدلی برای میتوز بسازید. 

مدلی برای میتوز بسازید

مواد

  • مقداری سیم تلفن، حداقل با دو رنگ مختلف
  • مقداری کاموا یا طناب
  • تکمه فشاری لباس
  • برچسب
  • قیچی

پیش از آغاز

پیش از آنکه آزمایش را طراحی و اجرا کنید، لازم است اطلاعات شما درباره میتوز کافی باشد.

براساس اهداف این فعالیت، پرسشی را در باره میتوز مطرح کنید که بتوانید پس از انجام این فعالیت، به پاسخ آن دست یابید. 

روش

بخش اول: طراحی مدل

ا- با دیگر اعضای گروه خود و با استفاده از موادی که برای این آزمایش پیش بینی شده‌اند، مدلی برای سلول طراحی کنید مطمئن شوید که این مدل حداقل دو جفت کروموزوم دارد و در آستانه میتوز است

هنگام طراحی مدل، به موارد زیر توجه کنید:

الف) در پی یافتن پاسخ برای چه پرسشی هستید؟

ب) غشای سلول را چگونه مدل سازی می‌کنید؟

ج) چگونه نشان می‌دهید که سلول شما دیپلوئید است؟

د) چگونه جایگاه حداقل دو ژن را در هر کروموزوم نشان می‌دهید؟

ه) چگونه نشان می‌دهید که قبل از آغاز میتوز، کروموزوم‌ها مضاعف شده‌اند؟

۲- آنچه را برای طراحی مدل در ذهن دارید، روی کاغذ بنویسید و آن را به معلم خود نشان دهید

۳- مدلی را که گروه شما طراحی کرده است بسازید با استفاده از مدلی که ساخته‌اید مراحل مختلف میتوز را نشان دهید و هر مرحله را نام گذاری کنید

۴- با استفاده از مدلی که ساخته‌اید، به پرسش گروه خود که در «پیش از آغاز طرح شده بود، پاسخ دهید

بخش دوم: آزمودن فرضیه

هر یک از پرسش‌های زیر را با نوشتن فرضیه‌ای پاسخ دهید فرضیه‌های پیشنهادی را بیازمایید و نتایج خود را توضیح دهید

۵- سیتوکینز، بعد از میتوز رخ می‌دهد اندازه سلول‌های جدید حاصل از سیتوکینز را با سلول اولی مقایسه کنید

۶- بعضی اوقات، دو کروماتید نمی‌توانند از یکدیگر جدا شوند پیامد این واقعه بر تعداد کروموزوم‌های سلول چه خواهد بود؟

۷- جهش، تغییری دایمی است که در ژن یا کروموزوم روی می‌دهد تأثیر جهشی که در سلول مادر رخ داده است، بر سلول‌های نسل آینده چیست؟

تجزیه و تحلیل و نتیجه‌گیری

۱- تجزیه و تحلیل نتایج: هسته سلول‌های حاصل از میتوز را با هسته سلولی که این فعالیت را با آن آغاز کردید، مقایسه کنید

۲- ارزیابی روش: چگونه می‌توانید مدل خود را به نحوی تغییر دهید که فرایند میتوز را بهتر نشان دهد؟

۳- تشخیص الگوها: محتوای ژنتیک سلول‌های حاصل از میتوز را با محتوای ژنتیک سلول اصلی مقایسه کنید

۴- پی بردن به نتیجه: میتوز چه اهمیتی دارد؟

۵- پژوهش بیشتر: پرسش جدیدی درباره میتوز یا چرخه سلول مطرح کنید که یافتن پاسخ آن با استفاده از مدلی که ساخته‌اید، میسر باشد.

آیا این مقاله برای شما مفید بود؟
بله
تقریبا
خیر

داریوش طاهری

اولیــــــن نیستیــم ولی امیـــــد اســــت بهتـــرین باشیـــــم...! خدایــــــــــا! نام و آوازه مــــــرا چنان در حافظــه‌ها تثبیت کن که آلزایمـــــــــر نیز تــوان به یغمـا بـردن آن را نـداشتــــــه باشـد...! خدایـــــــــا! محبّـت مــرا در دل‌های بندگانت بینداز ... خدایــــــا! مــــرا دوســــت بــــدار و محبوبــم گـــردان...!

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا