دنا، کروموزوم، کروماتین
همانطور که میدانید فامتن از دنا و پروتئين تشکیل شده است. زمانی که سلول در حال تقسیم نیست، فشردگی فامتنهای هسته کمتر و بهصورت تودهای از رشتههای درهم است که به آن فامینه (کروماتین) میگویند. هر رشته فامینه دارای واحدهای تکراری به نام هستهتن (نوکلئوزوم) است. در هر هستهتن مولکول دنا حدود ۲ دور در اطراف ۸ مولکول پروتئینی به نام هیستون پیچیده است.
ماده وراثتی هسته در تمام مراحل زندگی سلول، به جز تقسیم، به صورت فامینه است. پیش از تقسیم سلول، رشتههای فامینه دوبرابر و در حین تقسیم سلول فشرده میشوند.
باکتری هیستون و نوکلئوزوم ندارد.
دنا در همه سلولهای بدن وجود ندارد، مثلا در گلبولهای قرمز.
دنا در بعضی سلولهای بدن در بیش از یک هسته قرار دارند، مثلا در ماهیچههای اسکلتی.
برای آنکه این تصویر را بهتر درک کنید، به شکل زیر نگاه کنید.
شکل زیر تصویر یک فامتن را در حداکثر فشردگی نشان میدهد. این فامتن از دو بخش همانند به نام فامینک (کروماتید) تکشیل شده است. به این فامتنها، فامتنهای مضاعفشده 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 معینی فامتن در سلولهای پیکری خود دارند که به آن عدد فامتنی میگویند. سلولهای پیکری همان سلولهای غیرجنسی جاندارند. ممکن است تعداد فامتنهای سلولهای پیکری بعضی از جانداران مانند هم باشد؛ مثلا در سلولهای پیکری انسان و درخت زیتون ۴۶ فامتن وجود دارد، ولی به طور مسلم ژنهای آنها بسیار متفاوتاند. تعداد فامتنهای جانداران مختلف از ۲ تا بیش از ۱۰۰۰ عدد متغیر است.
زنبور نر و ماده در یک گونه قرار دارند، اما عدد کروموزومی آنها برابر نیست.
سلولهای پیکری انسان دولاد (دیپلوئید) هستند
برای تعیین تعداد فامتنها و تشخیص بعضی از ناهنجاریهای فامتنی، کاریوتیپ تهیه میشود. کاریوتیپ تصویری از فامتنها با حداکثر فشردگیست که براساس اندازه، شکل و محل قرارگیری سانترومرها مرتب و شمارهگذاری شدهاند.
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 سلولهای پیکری آنها از هر فامتن دو نسخه داشته باشند، دولاد میگویند. در این سلولها 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 سلولها را با نماد کلی ۲n 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 اس شبیه هم نباشند. فامتنهای جنسی در انسان را با نماد X و y نشان میدهند. هسته سلولهای پیکری زنان دو فامتن X و مردان یک فامتن X و دو فامتن Y دارند.
بعضی سلولها مانند سلولهای سلول جنسی انسان، تکلاد (هاپلوئید) هستند؛ یعنی یک مجموعه فامتن دارند. سلولهای تکلاد را با نماد کلی n نشان میدهند. n تعداد فامتنهای یک مجموعه است؛ مثلا در انسان n=۲۳ است. در یک مجموعه فامتنی هیچ فامتنی با فامتن دیگری همتا نیست.
کاریوتیپ در متافاز گرفته میشود.
برای گرفتن کاریوتیپ به سلولی نیاز داریم که اولا زنده باشد، دوما هسته دار باشد و سوما بتواند وارد اینترفاز شود.
بزرگترین کروموزوم، کروموزوم شماره یک است.
در زن کوچکترین کروموزوم کروموزوم شماره بیست و یک است. در مرد کوچکترین کروموزوم کروموزم Y است.
در مردان جفت کروموزوم بیست و سه همتا نیستند.
بررسی کنید:
در هر سلول هستهدار یک مرد سالم و بالغ، کوچکترین کروموزوم، کروموزوم Y است؟
پاسخ
اسپرمها بخشی از سلولهای هستهدار یک مرد سالم و بالغ هستند. در اسپرمها فقط نیمی از ماده وراثتی هر فرد وجود دارد، این یعنی در اسپرمها یا کروموزوم X وجود دارد و یا کروموزوم Y. این یعنی در برخی سلولهای هستهدار یک مرد سالم و بالغ، اصلا کروموزوم Y وجود ندارد.
چرخه سلولی
مراحلی که یک سلول از پایان یک تقسیم تا پایان تقسیم بعدی میگذارند را چرخه سلولی میگویند. این چرخه شامل مراحل اینترفاز و تقسیم است. در سلولهای مختلف، مدت این مراحل متفاوت است.
اینترفاز
سلولهای بیشتر مدت زندگی خود را در این مرحله میگذارنند. کارهایی مانند رشد، ساخت مواد مورد نیاز و انجام کارهای معمول سلول در این مرحله انجام میشود. اینترفاز شامل مراحل G۱ و S و G۲ است.
مرحله وقفه اول یا G۱:
مرحله رشد سلولهاست و سلولها مدت زمان زیادی در این مرحله میمانند. سلولهایی که به طور موقت یا دائمی تقسیم نمیشوند. معمولا در این مرحله متوقف میشوند. این سلولها به طور موقت یا دائم مرحلهای به نام G۰ وارد میشوند. سلول عصبی نمونهای است سلولهاست.
مرحله S:
دوبرابر شدن دنای هسته، در این مرحله انجام میشود که نتیجه همانندسازیست. همانندسازی دنا فرایندیست که طی آن از یک مولکول دنا، دو مولکول یکسان ایجاد میشود.
مرحله وقفه دوم یا G۲:
این مرحله نسبت به مراحل قبلی اینترفاز کوتاهتر است و در آن سلولها آماده مرحله تقسیم میشوند. در این مرحله، ساخت پروتئینها و عوامل مورد نیاز برای تقسیم سلول افزایش پیدا میکنند و سلولها آماده تقسیم میشوند.
تقسیم سلول
در این مرحله، دو فرایند تقسیم هسته و تقسیم سیتوپلاسم انجام میشود. با تقسیم سیتوپلاسم درنهایت سلولهای جدید ایجاد میشود.
سلولها معمولا G۱ طولانی دارند، اما زمانی که قرار است یاختهی تخم به تودهی مورولا تبدیل شود سلولها G۱ کوتاهی را میگذرانند.
ممکن است سلولی در اینترفاز متوقف شود ولی به G۰ نرفته باشد. درواقع این سلول توسط نقطه وارسی متوقف شده است.
ما در مرحله S میتوانیم دوبرابر شدن DNA خطی را ببینیم. در مرحله G۲ میتوانیم دوبرابر شدن میتوکندری و در نتیجه دو برابر شدن DNA حلقوی را ببینیم.
بررسی کنید:
آیا در مرحله G۱ هم میتوانیم دوبرابر شدن میتوکندری را ببینیم؟
پاسخ
در تبدیل شدن تارهای تند به کند در ماهیچه اسکلتی میتوکندریها زیاد میشوند، در حالی که سلول هنوز در مرحله G۱ قرار دارد. پس در مرحله G۱ همانند مرحله G۲ تقسیم میتوکندری دیده میشود.