میوز – تعریف، هدف، مراحل، کاربردها

میوز نوعی تقسیم سلولی در یوکاریوت‌هایی است که از نظر جنسی تولید مثل می‌کنند. منجر به ایجاد چهار سلول دختر (گامت) می‌شود که هر کدام نصف تعداد کروموزوم‌هایشان را در مقایسه با سلول اصلی دیپلوئید دارند.

سلول های هاپلوئید به گامت تبدیل می شوند که با اتحاد با سلول هاپلوئید دیگر در طی لقاح تولید مثل جنسی، تشکیل نسل جدیدی از ارگانیسم های دیپلوئید را می دهند.

میوز در سلول های زایای موجوداتی که تولید مثل جنسی دارند رخ می دهد.

هم در گیاهان و هم در حیوانات، سلول‌های زایا در غدد جنسی قرار دارند، اما زمان وقوع میوز در بین ارگانیسم‌های مختلف متفاوت است.

هدف میوز

فرآیند میوز برای همه ارگانیسم های تولید مثل جنسی به دلایل زیر ضروری است:

• میوز تعداد ثابتی از کروموزوم ها را در ارگانیسم های در حال تولید مثل جنسی از طریق تشکیل گامت ها حفظ می کند.
• میوز منجر به تبادل ژن ها می شود و بنابراین باعث ایجاد تغییرات ژنتیکی در بین گونه ها می شود. این تغییرات مواد خام فرآیند تکامل هستند.

مراحل میوز

• میوز از دو دور تقسیم سلولی یعنی میوز I و میوز II تشکیل شده است.
• هر دور تقسیم شامل یک دوره کاریوکینزیس (تقسیم هسته ای) و سیتوکینز (تقسیم سیتوپلاسمی) است.

میوز یک

• اولین تقسیم میوز شامل پروفاز طولانی است که در آن کروموزوم های همولوگ در تماس نزدیک با یکدیگر قرار می گیرند و مواد وراثتی را بین آنها مبادله می کنند.
• به همین ترتیب، در اولین تقسیم میوز، کاهش تعداد کروموزوم ها صورت می گیرد و به این ترتیب، دو سلول هاپلوئید از این تقسیم به وجود می آیند.
• اولین تقسیم میوز به عنوان تقسیم هتروتیپی نیز شناخته می شود.

میوز I شامل مراحل زیر است:

اینترفاز

درست مانند میتوز، میوز نیز از مرحله آماده سازی به نام اینترفاز تشکیل شده است.

اینترفاز با ویژگی های زیر مشخص می شود:

1. پوشش هسته دست نخورده باقی می ماند و کروموزوم ها به شکل فیبرهای کروماتین پراکنده، بلند، پیچ خورده و به طور نامشخص قابل مشاهده هستند.
2. مقدار DNA دو برابر می شود. به دلیل تجمع RNA ریبوزومی (rRNA) و پروتئین های ریبوزومی در هسته، اندازه هسته به طور قابل توجهی افزایش می یابد.
3. در سلول های حیوانی، یک جفت دختر از سانتریول ها در نزدیکی سانتریول موجود منشأ می گیرند. بنابراین، یک سلول اینترفاز دارای دو جفت سانتریول است.
4. در فاز G2 اینترفاز، تغییر قاطعی وجود دارد که سلول را به جای میتوز به سمت میوز هدایت می کند.
5. در آغاز اولین تقسیم میوز، هسته سلول در حال تقسیم با جذب آب از سیتوپلاسم شروع به افزایش اندازه می کند و حجم هسته حدود سه برابر افزایش می یابد.

پروفاز یک

پروفاز I طولانی ترین مرحله تقسیم میوز است. شامل مراحل فرعی زیر است:

لپتوتن (Leptotene)

• در مرحله لپتوتن، کروموزوم‌ها باز هم پیچیده‌تر می‌شوند و به شکل نخ بلندی شبیه می‌شوند و ساختارهای مهره مانندی به نام کرومومر ایجاد می‌کنند.
• کروموزوم ها در این مرحله به سمت سانتریول ها هدایت می شوند، بنابراین کروموزوم های هسته مانند یک دسته گل در سلول حیوانی ظاهر می شوند. به این مرحله، مرحله دسته گل نیز می گویند.

زیگوتن یا سیناپتوتن (Zygotene or Synaptotene)

• مرحله زیگوتن با جفت شدن کروموزوم های همولوگ شروع می شود که به آن سیناپسیس می گویند.
• کروموزوم های همولوگ جفت شده توسط یک چارچوب حاوی پروتئین به نام کمپلکس سیناپتونمال به هم متصل می شوند.
• کمپلکس سیناپتونمال به تثبیت جفت شدن کروموزوم های همولوگ و تسهیل بازترکیب یا عبور کمک می کند.
• سیناپسیس ممکن است در یک یا چند نقطه در طول کروموزوم های همولوگ شروع شود.
• سیناپسیس ممکن است از انتهای کروموزوم ها شروع شود و به سمت سانترومرهای آنها (سیناپسیس انتهایی) ادامه یابد یا ممکن است از سانترومر شروع شود و به سمت انتها پیش رود (جفت شدن پیش مرکزی).
• در برخی موارد، سیناپسیس در نقاط مختلف کروموزوم های همولوگ (جفت شدن تصادفی) رخ می دهد.

پاکی تن (Pachytene)

• در این مرحله، جفت کروموزوم ها به صورت مارپیچی به دور یکدیگر می پیچند و نمی توان آنها را به طور جداگانه تشخیص داد.
• در وسط مرحله پاکیتن، هر کروموزوم همولوگ به صورت طولی شکافته می شود و دو کروماتید را تشکیل می دهد، اما آنها همچنان توسط سانترومر مشترک خود به هم متصل می شوند.
• کروموزوم های موجود در این نقطه را دو ظرفیتی می نامند زیرا از دو کروموزوم قابل مشاهده تشکیل شده است.
• این مرحله از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است زیرا یک پدیده ژنتیکی حیاتی به نام «تقاطع» در این مرحله اتفاق می‌افتد. (crossing over)
• تقاطع شامل توزیع مجدد و تبادل متقابل مواد وراثتی بین دو کروموزوم همولوگ است.
  آنزیم اندونوکلئاز کروماتیدهای غیر خواهر را در محل تقاطع می شکند.
• پس از شکستن کروماتیدها، مبادله بخش های کروماتید بین کروماتیدهای غیر خواهری کروموزوم های همولوگ انجام می شود.
• آنزیم دیگر، لیگاز، بخش های کروماتید شکسته را با کروماتید غیر خواهری متصل می کند.
• فرآیند تبادل متقابل مواد کروماتین بین یک کروماتید غیر خواهری از هر کروموزوم همولوگ به عنوان کراسینگ اور شناخته می شود.

دیپلوتن (Diplotene)

• به نظر می رسد که کمپلکس سیناپتونم حل شده و کروماتیدهای کروموزوم همولوگ جفت شده را به صورت فیزیکی در یک یا چند نقطه موضعی به نام نقاط محلی به هم متصل می کند.
• در دیپلوتن، کیاسماتا (chiasmata) به سمت انتهای کروموزوم ها به صورت زیپ مانند حرکت می کنند.

دیاکینز (Diakinesis)

• در این مرحله کروموزوم های دو ظرفیتی متراکم تر می شوند و به طور یکنواخت در هسته توزیع می شوند.
• در این مرحله، پوشش هسته شکسته می شود و هسته ناپدید می شود.
• علاوه بر این، کیاسماتا به انتهای کروموزوم ها می رسد و کروماتیدها تا مرحله متافاز متصل می مانند.

متافاز یک

متافاز I شامل اتصال فیبر دوکی به کروموزوم ها و هم ترازی کروموزومی در استوا است.

در طول متافاز I، الیاف دوک با سانترومرهای کروموزوم های همولوگ که به سمت قطب های مخالف هدایت می شوند، متصل می شوند.

آنافاز یک

در آنافاز I کروموزوم های همولوگ از یکدیگر جدا می شوند و به دلیل کوتاه شدن رشته های کروموزومی یا میکروتوبول ها، هر کروموزوم همولوگ با دو کروماتید و سانترومر تقسیم نشده خود به سمت قطب های مخالف سلول حرکت می کند.

از آنجا که در طول تشکیل کیاسما، یکی از کروماتیدها همتای خود را تغییر داده است، بنابراین، دو کروماتید یک کروموزوم از نظر ژنتیکی یکسان نیستند.

تلوفاز یک

شروع تلوفاز I با حرکت مجموعه هاپلوئیدی از کروموزوم ها در هر قطب تعریف می شود.

پوشش هسته ای در اطراف کروموزوم ها تشکیل می شود و کروموزوم ها از هم باز می شوند. هسته دوباره ظاهر می شود و بنابراین، دو هسته دختر تشکیل می شود.

سیتوکینز یک

در حیوانات، سیتوکینز با انقباض غشای سلولی رخ می دهد. در حالی که در گیاهان از طریق تشکیل صفحه سلولی رخ می دهد و در نتیجه دو سلول دختر ایجاد می شود.

میوز دو

• در مرحله دوم تقسیم میوز، سلول هاپلوئید به صورت میتوز تقسیم می شود و منجر به ایجاد چهار سلول هاپلوئید می شود. این تقسیم به عنوان تقسیم هموتیپیک (homotypic) نیز شناخته می شود.
• این تقسیم مانند اولین تقسیم میوز شامل تبادل ماده ژنتیکی و کاهش تعداد کروموزوم نمی شود.

میوز II شامل مراحل زیر است:

پروفاز دو

در پروفاز II، هر سانتریول تقسیم می شود و در نتیجه دو جفت سانتریول به وجود می آید.

سانتریول ها به سمت قطب های مخالف و غشای هسته حرکت می کنند و هسته ناپدید می شود.

متافاز دو

• در طول متافاز II، کروموزوم ها از طریق الیاف دوک در استوای سلول قرار می گیرند.
• سانترومر تقسیم می شود و بنابراین، هر کروموزوم دو کروموزوم دختر تولید می کند.
• دستگاه دوک به سانترومر هر کروموزوم متصل است.

آنافاز دو

کروموزوم های دختر به دلیل کوتاه شدن میکروتوبول های کروموزومی و کشیده شدن میکروتوبول های بین ناحیه ای دوک به سمت قطب های مخالف حرکت می کنند.

تلوفاز دو

کروماتیدها به قطب های مخالف مهاجرت می کنند و اکنون به عنوان کروموزوم شناخته می شوند.

شبکه آندوپلاسمی پوشش هسته ای در اطراف کروموزوم ها را تشکیل می دهد و هسته به دلیل سنتز RNA ریبوزومی دوباره ظاهر می شود.

سیتوکینز دو

فرآیند سیتوکینز با سیتوکینز I یکسان است که منجر به تقسیم سیتوپلاسم برای هر یک از چهار سلول دختر تشکیل شده می شود.

کاربرد میوز

میتوز شبیه میوز برای چندین فناوری مبتنی بر آزمایشگاه استفاده می شود که برخی از آنها در زیر آورده شده است:

کشت بافت

مانند میتوز، میوز نیز در بیوتکنولوژی برای به دست آوردن شرایط گامتیک در سلول ها استفاده می شود.

میوز اغلب همراه با میتوز برای ایجاد تغییراتی است که به مطالعات مربوط به فرآیندهای تکاملی کمک می کند.

تشکیل گامت در شرایط آزمایشگاهی

در مسائل مختلف ناباروری ناشی از شکست گامت، سلول‌های بنیادی جنینی از طریق تقسیم میوز به سلول‌های جوانه‌مانند تمایز می‌یابند.

این گامت ها در شرایط آزمایشگاهی از طریق میوز تشکیل می شوند و در افراد مبتلا به چنین اختلالاتی وارد می شوند.

“کیمیا زیست گستر نوین” در راستای ارتقاء تولیدات و سطح علمی کشور مبادرت به واردات و توزیع مواد شیمیایی و مصرفی آزمایشگاهی کرده است. هدف مجموعه ما تأمين مواد و تجهيزات مورد نياز در بخش هاى مختلف آزمايشگاهى، تحقيقاتى، بيمارستانى، صنعتى و … مي باشد.