درسنامه آموزشی زیست شناسی (2) کلاس یازدهم رشته تجربی
فصل ششم: تقسیم یاخته- گفتار 1: فامتن (کروموزوم)
زندگی انسان، با تشکیل یاختهای به نام تخم آغاز میشود و پس از چند ماه به نوزادی با میلیاردها یاخته تبدیل میشود. روند افزایش یاختهها حتی بعد از این هم ادامه مییابد، بهطوری که تعداد یاختهها در بدن یک فرد بالغ به صدها میلیارد میرسد. این افزایش شگفتانگیز با تقسیمات پیاپی یاختهها صورت میپذیرد. با توجه به مطالبی که در سالهای گذشته فرا گرفتید، چه انواعی از تقسیم در بدن یک فرد بالغ را میشناسید؟ هر نوع از این تقسیمها در چه نوع یاختههایی، انجام میشود؟ نتیجۀ هر نوع از تقسیم چیست؟ آیا همۀ یاختههای بدن، تقسیم میشوند؟
همانطور که میدانید فامتَن از دِنا (DNA) و پروتئین تشکیل شده است. به شکل 1 توجه کنید. زمانی که یاخته در حال تقسیم نیست، فشردگی فامتنهای هسته، کمتر و بهصورت تودهای از رشتههای درهم است که به آن، فامینه (کروماتین) میگویند. هر رشتهٔ فامینه دارای واحدهای تکراری به نام هسته تَن (نوکلئوزوم) است. در هستهتن، مولکول دِنا حدود 2 دور در اطراف 8 مولکول پروتئینی به نام هیستون پیچیده است. مادّهٔ وراثتی هسته در تمام مراحل زندگی یاخته، بهجز تقسیم، بهصورت فامینه است. پیش از تقسیم یاخته، رشتههای فامینه دو برابر و در حین تقسیم یاخته فشرده میشوند (شکل 1).
شکل 2، تصویر یک فامتن را در حداکثر فشردگی نشان میدهد. همانطور که در این شکل مشاهده میشود، این فامتن از دو بخش همانند به نام فامینک (کروماتید) تشکیل شده است. به این فامتنها، فامتنهای مضاعف شده میگویند. فامینکهای هر فامتن مضاعف از نظر نوع ژنها یکساناند و به آنها فامینکهای خواهری گفته میشود. فامینکهای خواهری در محلی به نام سانترومر به هم متصلاند.
تعداد فامتن
هرگونه از جانداران، تعداد معیّنی فامتن در یاختههای پیکری خود دارند که به آن عدد فامتنی میگویند. یاختههای پیکری، همان یاختههای غیرجنسی جاندارند. ممکن است تعداد فامتن یاختههای پیکری بعضی از جانداران مانند هم باشد؛ مثلاً در یاختههای پیکری انسان و درخت زیتون 46 فامتن وجود دارد، ولی بهطور مسلّم ژنهای آنها بسیار متفاوتاند. تعداد فامتنهای جانداران مختلف (به جز باکتریها) از 2 تا بیش از 1000 عدد متغیر است.
یاختههای پیکری انسان، دولاد (دیپلوئید) هستند
برای تعیین تعداد فامتنها و تشخیص بعضی از ناهنجاریهای فامتنی، کاریوتیپ تهیه میشود. کاریوتیپ تصویری از فامتنها با حداکثر فشردگی است که براساس اندازه، شکل و محل قرارگیری سانترومرها، مرتب و شمارهگذاری شدهاند (شکل 3).
با بررسی کاریوتیپ انسان، مشاهده میشود که هر فامتن دارای یک فامتن شبیه خود است که به این فامتنها، همتا گفته میشود. به جاندارانی که یاختههای پیکری آنها از هر فامتن دو نسخه داشته باشند، دولاد میگویند. در این یاختهها، دو مجموعه فامتن وجود دارد که دوبهدو به یکدیگر شبیهاند؛ یک مجموعه فامتن از والد مادری و یک مجموعه از والد پدری دریافت شده است. این یاختهها را با نماد کلی «2n» نشان میدهند.
در انسان و بعضی جانداران، فامتنهایی وجود دارند که در تعیین جنسیت نقش دارند. به این فامتنها، فامتن جنسی گفته میشود. فامتنهای جنسی ممکن است شبیه هم نباشند. نمونهٔ این فامتنها را در کاریوتیپ شکل 3 مشاهده میکنید. فامتنهای جنسی در انسان را با نماد Y و X نشان میدهند. هسته یاختههای پیکری زنان دو فامتن X و مردان یک فامتن X و یک فامتن Y دارند.
بیشتر بدانید
جدول 1- عدد فامتنی برخی جانداران
با توجه به جدول آیا بین ساده و پیچیده بودن جاندار و تعداد فامتنها میتواند ارتباطی وجود داشته باشد؟
بعضی یاختهها مانند یاختۀ جنسی انسان، تک لاد (هاپلوئید) هستند؛ یعنی یک مجموعه فامتن دارند. یاختههای تکلاد را با نماد کلی «n» نشان میدهند. «n» تعداد فامتنهای یک مجموعه است؛ مثلاً در انسان $n = 23$ است. در یک مجموعۀ فامتنی، هیچ فامتنی با فامتن دیگر همتا نیست.
چرخهٔ یاختهای
مراحلی که یک یاخته از پایان یک تقسیم تا پایان تقسیم بعدی میگذراند را چرخۀ یاختهای میگویند. این چرخه، شامل مراحل اینترفاز و تقسیم است. در یاختههای مختلف، مدت این مراحل متفاوت است (شکل 4).
اینترفاز:
یاختهها بیشتر مدت زندگی خود را در این مرحله میگذرانند. کارهایی مانند رشد، ساخت مواد مورد نیاز و انجام کارهای معمول یاخته در این مرحله انجام میشود. اینترفاز شامل مراحل ${G_1}$، $S$ و ${G_2}$ است.
مرحلۀ وقفۀ اوّل یا ${G_1}$: مرحلۀ رشد یاختههاست و یاختهها مدت زمان زیادی در این مرحله میمانند. یاختههایی که بهطور موقت یا دائمی تقسیم نمیشوند، معمولاً در این مرحله متوقف میشوند. این یاختهها بهطور موقت یا دائم به مرحلهای به نام ${G_0}$ وارد میشوند. یاختهٔ عصبی نمونهای از این یاختههاست.
مرحلهٔ $S$: دو برابر شدن دِنای (DNA) هسته، در این مرحله انجام میشود که نتیجۀ همانندسازی است. همانندسازی دِنا فرایندی است که طی آن از یک مولکول دِنا، دو مولکول یکسان ایجاد میشود.
مرحلهٔ وقفهٔ دوم یا ${G_2}$: این مرحله نسبت به مراحل قبلی اینترفاز، کوتاهتر است و در آن، یاختهها آمادۀ مرحلۀ تقسیم میشوند. در این مرحله، ساخت پروتئینها و عوامل مورد نیاز برای تقسیم یاخته افزایش پیدا میکنند و یاختهها آمادۀ تقسیم میشوند.
تقسیم یاخته:
در این مرحله، دو فرایند تقسیم هسته (رشتمان یا کاستمان) و تقسیم سیتوپلاسم انجام میشود. در سالهای گذشته تا حدودی با این فرایندها آشنا شدید. با تقسیم سیتوپلاسم، در نهایت یاختههای جدید ایجاد میشود.