آموزش فصل ششم زیست شناسی یازدهم: تقسیم یاخته

صفحه ۷۹ ـ شروع فصل: چرا تقسیم یاخته مهم است؟

زندگی انسان با تشکیل یک یاخته به نام تخم آغاز می‌شود، اما بدن فرد بالغ از میلیاردها یاخته ساخته شده است. این افزایش عظیم تعداد یاخته‌ها با تقسیم‌های پی‌درپی یاخته‌ای انجام می‌شود.

• همه یاخته‌های بدن تقسیم نمی‌شوند؛ بعضی مانند یاخته‌های عصبی معمولاً وارد مرحله‌ای می‌شوند که تقسیم ندارند.
• در بدن بالغ دو نوع تقسیم مهم مطرح است: رشتمان/میتوز برای رشد، ترمیم و جایگزینی یاخته‌ها؛ و کاستمان/میوز برای تولید یاخته‌های جنسی.
• سؤال اصلی فصل این است: ماده وراثتی چگونه دقیق و منظم بین یاخته‌های جدید تقسیم می‌شود؟

صفحه ۸۰ ـ گفتار ۱: فامتن و فشرده‌شدن دِنا

فامتن/کروموزوم از دِنا/DNA و پروتئین ساخته شده است. وقتی یاخته در حال تقسیم نیست، فامتن‌ها کمتر فشرده‌اند و به صورت رشته‌های درهم در هسته دیده می‌شوند؛ به این حالت فامینه/کروماتین می‌گویند.

• واحد تکراری فامینه، هسته‌تن/نوکلئوزوم است.
• در هر هسته‌تن، مولکول دِنا حدود دو دور به دور ۸ مولکول پروتئینی به نام هیستون پیچیده است.
• پیش از تقسیم، رشته‌های فامینه دوبرابر و هنگام تقسیم فشرده می‌شوند.
• فامتنِ حداکثر فشرده از دو بخش مشابه به نام فامینک/کروماتید ساخته شده است.
• دو فامینک مشابه یک فامتن مضاعف، فامینک‌های خواهری نام دارند و در محل سانترومر به هم متصل‌اند.

صفحه ۸۱ ـ عدد فامتنی، کاریوتیپ، دوالدی و فامتن‌های جنسی

هر گونه از جانداران تعداد مشخصی فامتن در یاخته‌های پیکری خود دارد که به آن عدد فامتنی می‌گویند. یاخته‌های پیکری همان یاخته‌های غیرجنسی بدن‌اند.

• ممکن است دو گونه عدد فامتنی یکسان داشته باشند، اما ژن‌هایشان بسیار متفاوت باشد؛ مانند انسان و درخت زیتون که هر دو در یاخته پیکری ۴۶ فامتن دارند.
• برای بررسی تعداد و ناهنجاری‌های فامتنی از کاریوتیپ استفاده می‌شود.
• کاریوتیپ، تصویر فامتن‌ها در حالت حداکثر فشردگی است که بر اساس اندازه، شکل و محل سانترومر مرتب می‌شوند.
• در یاخته‌های پیکری انسان، فامتن‌ها دو به دو همتا هستند؛ بنابراین انسان دوالد/دیپلوئید است و با نماد 2n نشان داده می‌شود.
• در انسان، زنان در یاخته‌های پیکری دو فامتن X و مردان یک فامتن X و یک فامتن Y دارند.

صفحه ۸۲ ـ تک‌لاد، چرخه یاخته و G1

بعضی یاخته‌ها مانند یاخته‌های جنسی انسان، فقط یک مجموعه فامتن دارند؛ این یاخته‌ها تک‌لاد/هاپلوئید هستند و با نماد n نشان داده می‌شوند. در انسان n = 23 است.

چرخه یاخته‌ای مجموعه مراحلی است که یک یاخته از پایان یک تقسیم تا پایان تقسیم بعدی طی می‌کند. این چرخه دو بخش کلی دارد: اینترفاز و مرحله تقسیم.

• یاخته‌ها بیشتر زمان زندگی خود را در اینترفاز می‌گذرانند.
• اینترفاز شامل مراحل G1، S و G2 است.
• G1: مرحله رشد یاخته و انجام فعالیت‌های معمول یاخته است.
• یاخته‌هایی که تقسیم نمی‌شوند ممکن است وارد G0 شوند؛ یاخته عصبی نمونه‌ای از این یاخته‌هاست.

صفحه ۸۳ ـ مراحل S و G2 و شروع مرحله تقسیم

• مرحله S: دِنای هسته دوبرابر می‌شود؛ نتیجه آن همانندسازی دِنا است. از یک مولکول دِنا، دو مولکول یکسان ساخته می‌شود.
• مرحله G2: کوتاه‌تر از مراحل قبلی اینترفاز است. در این مرحله، ساخت پروتئین‌ها و عوامل لازم برای تقسیم افزایش می‌یابد و یاخته برای تقسیم آماده می‌شود.
• مرحله تقسیم: شامل تقسیم هسته، یعنی رشتمان یا کاستمان، و تقسیم سیتوپلاسم است.

صفحه ۸۴ ـ گفتار ۲: رشتمان/میتوز و دوک تقسیم

در رشتمان/میتوز، ماده ژنتیک که در مرحله S همانندسازی شده بود، به یاخته‌های جدید می‌رسد. فامتن‌ها باید دقیقاً در وسط یاخته آرایش یابند و به مقدار مساوی بین دو یاخته حاصل تقسیم شوند.

• دوک تقسیم مجموعه‌ای از ریزلوله‌های پروتئینی است که برای حرکت و جدایی صحیح فامتن‌ها تشکیل می‌شود.
• رشته‌های دوک به ناحیه سانترومر متصل می‌شوند.
• با کوتاه شدن رشته‌های دوک، فامتن‌ها یا فامینک‌ها به قطبین یاخته کشیده می‌شوند.
• در یاخته‌های جانوری، میانک/سانتریول سازمان‌دهی رشته‌های دوک را بر عهده دارد.
• هر میانک استوانه‌ای است و از ۹ دسته سه‌تایی ریزلوله‌های پروتئینی ساخته شده است.

صفحه ۸۵ ـ مراحل رشتمان و تقسیم سیتوپلاسم

رشتمان یک فرایند پیوسته است، اما برای یادگیری به چند مرحله تقسیم می‌شود:

پس از رشتمان، تقسیم سیتوپلاسم انجام می‌شود و دو یاخته جدید ایجاد می‌شود.

صفحه ۸۶ ـ تقسیم سیتوپلاسم در یاخته جانوری و گیاهی

تقسیم سیتوپلاسم در یاخته‌های جانوری و گیاهی متفاوت است:

• در یاخته جانوری، حلقه انقباضی تنگ می‌شود و دو یاخته از هم جدا می‌شوند.
• در یاخته گیاهی، چون دیواره سخت وجود دارد، حلقه انقباضی تشکیل نمی‌شود.
• در تقسیم گیاهی، صفحه یاخته‌ای به دیواره مادری متصل می‌شود و دو یاخته جدید را جدا می‌کند.
• ساختارهایی مانند لان و پلاسمودسم هنگام تشکیل دیواره جدید پایه‌گذاری می‌شوند.

صفحه ۸۷ ـ تقسیم یاخته فرایندی تنظیم‌شده است

برخی یاخته‌ها مانند یاخته‌های بنیادی مغز استخوان و یاخته‌های مریستمی گیاهان می‌توانند دائماً تقسیم شوند، اما همین یاخته‌ها هم در شرایطی مانند نامساعد بودن محیط یا زیاد شدن بیش از حد تعداد یاخته‌ها، تقسیم خود را کاهش می‌دهند یا متوقف می‌کنند.

• سرعت تقسیم یاخته به وسیله عوامل محیطی و مواد شیمیایی تنظیم می‌شود.
• بعضی پروتئین‌ها مثل پدال گاز عمل کرده و تقسیم را افزایش می‌دهند.
• بعضی پروتئین‌ها مثل ترمز عمل کرده و از تقسیم جلوگیری می‌کنند.
• عامل رشد در گیاهان آسیب‌دیده یا پوست انسان، با افزایش تقسیم یاخته‌ای به ترمیم کمک می‌کند.
• اریتروپویتین نمونه‌ای از ماده تنظیمی است که تولید گلبول قرمز را در مغز استخوان افزایش می‌دهد.

صفحه ۸۸ ـ نقاط وارسی، تومور خوش‌خیم و شروع سرطان

در چرخه یاخته‌ای چند نقطه وارسی وجود دارد. نقطه وارسی بررسی می‌کند که مرحله قبل کامل شده و عوامل لازم برای مرحله بعد آماده است.

اگر تعادل بین تقسیم و مرگ یاخته‌ها به هم بخورد، ممکن است تومور ایجاد شود. تومور خوش‌خیم رشد کم دارد و یاخته‌های آن معمولاً در جای خود می‌مانند؛ مانند لیپوما که از تکثیر یاخته‌های چربی ایجاد می‌شود.

صفحه ۸۹ ـ تومور بدخیم، سرطان، تشخیص و درمان

تومور بدخیم یا سرطان به بافت‌های مجاور حمله می‌کند. یاخته‌های سرطانی می‌توانند جدا شوند و با خون یا لنف به نقاط دیگر بدن بروند و در آنجا مستقر و تکثیر شوند.

• علت اصلی سرطان، تغییراتی در ماده ژنتیکی یاخته است که چرخه یاخته را از کنترل خارج می‌کند.
• بافت‌برداری/بیوپسی یکی از روش‌های تشخیص است.
• آزمایش خون هم در شناسایی برخی سرطان‌ها کمک می‌کند.
• روش‌های درمان رایج: جراحی، پرتودرمانی، شیمی‌درمانی.
• در پرتودرمانی، یاخته‌های سریع‌تقسیم‌شونده مستقیماً تحت پرتوهای قوی قرار می‌گیرند.
• در شیمی‌درمانی، داروها تقسیم یاخته‌ها را در کل بدن سرکوب می‌کنند؛ پس ممکن است به مغز استخوان، پیاز مو و پوشش دستگاه گوارش آسیب بزنند.

صفحه ۹۰ ـ نقش وراثت و محیط در سرطان

پروتئین‌های تنظیم‌کننده چرخه یاخته و مرگ یاخته، محصول ژن‌ها هستند؛ بنابراین ژن‌ها در بروز سرطان نقش دارند. اما عوامل محیطی نیز با آسیب زدن به دِنا، خطر سرطان را افزایش می‌دهند.

یاخته‌های سرطانی معمولاً تقسیم بدون کنترل دارند، ممکن است چندهسته‌ای شوند، نامیرا باشند، بدون عوامل رشد هم تقسیم شوند و برای تغذیه خود باعث ایجاد رگ‌های خونی جدید شوند.

صفحه ۹۱ ـ مرگ برنامه‌ریزی‌شده یاخته

مرگ یاخته‌ها می‌تواند تصادفی باشد، مثل آسیب در بریدگی؛ به این حالت بافت‌مردگی/نکروز گفته می‌شود. اما مرگ برنامه‌ریزی‌شده یاخته فرایندی دقیق و کنترل‌شده است.

• این فرایند با رسیدن علامت‌هایی به یاخته آغاز می‌شود.
• در چند ثانیه، پروتئین‌های تخریب‌کننده، اجزای یاخته را تجزیه می‌کنند.
• حذف یاخته‌های پیر یا آسیب‌دیده نمونه‌ای از این فرایند است.
• آفتاب‌سوختگی و حذف یاخته‌های آسیب‌دیده توسط پرتو فرابنفش، نمونه‌ای از مرگ برنامه‌ریزی‌شده است.
• حذف پرده‌های بین انگشتان پا در دوران جنینی برخی پرندگان نیز با همین فرایند انجام می‌شود.

صفحه ۹۲ ـ گفتار ۳: کاستمان/میوز و کاهش تعداد فامتن‌ها

در تولیدمثل جنسی، دو یاخته جنسی یا گامت با هم ترکیب می‌شوند و هسته‌هایشان ادغام می‌شود. برای اینکه عدد فامتنی نسل بعد دوبرابر نشود، گامت‌ها باید با تقسیم کاهشی به نام کاستمان/میوز ساخته شوند.

• کاستمان شامل دو مرحله کلی است: کاستمان ۱ و کاستمان ۲.
• پیش از کاستمان، مانند رشتمان، اینترفاز رخ می‌دهد و ماده وراثتی همانندسازی می‌شود.
• در کاستمان ۱، عدد فامتنی نصف می‌شود.
• در پروفاز ۱، فامتن‌های همتا در کنار هم قرار می‌گیرند و ساختاری چهار فامینکی به نام چهارتایه/تتراد تشکیل می‌دهند.

صفحه ۹۳ ـ مراحل کاستمان ۱ و کاستمان ۲

کاستمان ۲ بسیار شبیه رشتمان است. در پایان کاستمان ۲، از یک یاخته 2n، چهار یاخته n ایجاد می‌شود که فامتن‌های آن‌ها مضاعف نیستند.

صفحه ۹۴ ـ فعالیت مقایسه‌ای و تغییر در تعداد فامتن‌ها

اگر در روند تقسیم خطا رخ دهد، ممکن است تعداد فامتن‌ها تغییر کند. دو نمونه مهم:

• چندلادی/پلی‌پلوئیدی: اگر در آنافاز همه فامتن‌ها بدون جدا شدن به یک یاخته بروند، یک یاخته دوبرابر فامتن خواهد داشت و یاخته دیگر فاقد فامتن می‌شود.
• در آزمایشگاه می‌توان با تخریب رشته‌های دوک، چنین وضعیتی را ایجاد کرد.
• خطا در رشتمان و کاستمان هر دو ممکن است رخ دهد، اما خطای کاستمان مهم‌تر است؛ چون یاخته‌های حاصل از کاستمان در ایجاد نسل بعد دخالت مستقیم دارند.

صفحه ۹۵ ـ چندلادی، باهم‌ماندن فامتن‌ها و نشانگان داون

به یاخته یا جانداری که یاخته‌های آن بیش از دو مجموعه فامتن داشته باشد، چندلاد/پلی‌پلوئید می‌گویند؛ مانند موز 3n و گندم زراعی 6n.

باهم‌ماندن فامتن‌ها یعنی در آنافاز رشتمان یا کاستمان، یک یا چند فامتن جدا نمی‌شوند؛ در نتیجه در یاخته‌های حاصل، افزایش یا کاهش یک یا چند فامتن دیده می‌شود.

• نمونه مشهور باهم‌ماندن فامتن‌ها: نشانگان داون.
• افراد مبتلا به داون در یاخته‌های پیکری خود ۴۷ فامتن دارند.
• فامتن اضافی مربوط به شماره ۲۱ است؛ یعنی سه فامتن شماره ۲۱ دارند.
• علت: یکی از گامت‌های ایجادکننده فرد به جای یک فامتن ۲۱، دو فامتن ۲۱ داشته است.
• سن بالای مادر هنگام بارداری از عوامل مهم افزایش احتمال نشانگان داون است.
• دخانیات، الکل، پرتوهای مضر و آلودگی‌ها می‌توانند در هر دو جنس روند جدا شدن فامتن‌ها را مختل کنند.

صفحه ۹۶ ـ فعالیت نمودار سن مادر و نشانگان داون

نمودار کتاب نشان می‌دهد با افزایش سن مادر هنگام بارداری، احتمال تولد فرزند مبتلا به نشانگان داون افزایش می‌یابد. این افزایش در سنین بالاتر، به‌ویژه بعد از حدود ۳۵ سالگی، آشکارتر می‌شود.