संतति कोशिकाओं को गुणसूत्रों का कौन सा समूह प्राप्त होता है? §23

अर्धसूत्रीविभाजन जीवों का प्रजनन और व्यक्तिगत विकास कोशिका विभाजन की प्रक्रिया पर आधारित होता है। एक विशेष प्रकार का कोशिका विभाजन जिसके परिणामस्वरूप यौन कोशिकाओं का निर्माण होता है, अर्धसूत्रीविभाजन कहलाता है। अर्धसूत्रीविभाजन की विशेषताएं माइटोसिस के विपरीत, जिसमें बेटी कोशिकाओं द्वारा प्राप्त गुणसूत्रों की संख्या बनाए रखी जाती है, अर्धसूत्रीविभाजन के दौरान बेटी कोशिकाओं में गुणसूत्रों की संख्या आधी हो जाती है। मूल कोशिका में गुणसूत्रों का द्विगुणित समूह होता है, जो बाद में दोगुना हो जाता है। लेकिन, यदि समसूत्रण के दौरान प्रत्येक गुणसूत्र में क्रोमैटिड बस अलग हो जाते हैं, तो अर्धसूत्रीविभाजन के दौरान एक गुणसूत्र (दो क्रोमैटिड से मिलकर) एक अन्य समजात गुणसूत्र (दो क्रोमैटिड से भी मिलकर) के साथ अपने हिस्सों में बारीकी से जुड़ा होता है, और क्रॉसिंग ओवर होता है। फिर मिश्रित "माँ" और "पिता" के जीन वाले नए गुणसूत्र अलग हो जाते हैं और गुणसूत्रों के द्विगुणित सेट वाली कोशिकाएँ बनती हैं, लेकिन इन गुणसूत्रों की संरचना पहले से ही मूल से भिन्न होती है, उनमें पुनर्संयोजन हो चुका होता है। अर्धसूत्रीविभाजन का पहला विभाजन चरण प्रक्रियाएं प्रोफ़ेज़ I समजात गुणसूत्रों का संयुग्मन (उनमें से एक मातृ है, दूसरा पैतृक है) एक विभाजन धुरी का निर्माण। भूमध्य रेखा के साथ समजात गुणसूत्रों की व्यवस्था मेटाफ़ेज़ I एनाफ़ेज़ I गुणसूत्रों के जोड़े को अलग करना (दो क्रोमैटिड से मिलकर) और ध्रुवों की ओर उनका संचलन। टेलोफ़ेज़ I पुत्री कोशिकाओं का निर्माण। अर्धसूत्रीविभाजन चरण प्रोफ़ेज़ II प्रक्रियाओं का दूसरा विभाजन टेलोफ़ेज़ I में उत्पन्न होने वाली बेटी कोशिकाएं मेटाफ़ेज़ II माइटोटिक विभाजन से गुजरती हैं। सेंट्रोमियर विभाजित होते हैं, दोनों एनाफ़ेज़ II टेलोफ़ेज़ II बेटी कोशिकाओं के गुणसूत्रों के क्रोमैटिड अपने ध्रुवों की ओर मुड़ जाते हैं। चार अगुणित नाभिकों या कोशिकाओं का निर्माण। अर्धसूत्रीविभाजन का दूसरा विभाजन डीएनए संश्लेषण के बिना होता है, इसलिए इस विभाजन के दौरान डीएनए की मात्रा आधी हो जाती है। गुणसूत्रों के द्विगुणित सेट वाली प्रारंभिक कोशिकाओं से, अगुणित सेट वाले युग्मक उत्पन्न होते हैं। अर्धसूत्रीविभाजन के परिणामस्वरूप, एक द्विगुणित कोशिका चार अगुणित कोशिकाओं का निर्माण करती है। अर्धसूत्रीविभाजन की प्रक्रिया में दो क्रमिक कोशिका विभाजन होते हैं - अर्धसूत्रीविभाजन I (प्रथम प्रभाग) अर्धसूत्रीविभाजन II (द्वितीय प्रभाग)। डीएनए और गुणसूत्रों का दोहराव अर्धसूत्रीविभाजन I से पहले ही होता है। अर्धसूत्रीविभाजन के पहले विभाजन के परिणामस्वरूप, जिसे कमी कहा जाता है, कोशिकाओं का निर्माण होता है जिसमें गुणसूत्रों की संख्या आधी हो जाती है। अर्धसूत्रीविभाजन का दूसरा विभाजन जनन कोशिकाओं के निर्माण के साथ समाप्त होता है गैमेटोजेनेसिस नर या मादा युग्मक (सेक्स कोशिकाओं) के निर्माण की प्रक्रिया है। युग्मकजनन के चरणों का एक संक्षिप्त अवलोकन युग्मकजनन को शुक्राणुजनन (पुरुषों में शुक्राणु उत्पादन की प्रक्रिया) और अंडजनन (अंडे के उत्पादन की प्रक्रिया) में विभाजित किया गया है। डीएनए के साथ क्या होता है, इसके संदर्भ में, ये प्रक्रियाएं व्यावहारिक रूप से समान हैं: एक प्रारंभिक द्विगुणित कोशिका चार अगुणित कोशिकाओं को जन्म देती है। हालाँकि, साइटोप्लाज्म के साथ क्या होता है, इसके संदर्भ में ये प्रक्रियाएँ मौलिक रूप से भिन्न हैं। अर्धसूत्रीविभाजन का जैविक महत्व 1. प्रत्येक प्रजाति के लिए गुणसूत्रों का एक पूर्ण द्विगुणित सेट और डीएनए की एक स्थिर मात्रा सुनिश्चित की जाती है। 2. बड़ी संख्या में गुणात्मक रूप से भिन्न रोगाणु कोशिकाएं उत्पन्न होती हैं, जो वंशानुगत परिवर्तनशीलता में योगदान करती हैं। 3. अर्धसूत्रीविभाजन प्रक्रिया के उल्लंघन से जीव के विकास में गंभीर गड़बड़ी होती है या उसकी मृत्यु हो जाती है।

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अर्धसूत्रीविभाजन
जानवरों, पौधों और कवक का यौन प्रजनन विशेष रोगाणु कोशिकाओं के निर्माण से जुड़ा हुआ है।
अर्धसूत्रीविभाजन- एक विशेष प्रकार का कोशिका विभाजन जिसके परिणामस्वरूप यौन कोशिकाओं का निर्माण होता है।
माइटोसिस के विपरीत
, जिसमें पुत्री कोशिकाओं द्वारा प्राप्त गुणसूत्रों की संख्या को बनाए रखा जाता है, अर्धसूत्रीविभाजन के दौरान पुत्री कोशिकाओं में गुणसूत्रों की संख्या आधी हो जाती है।
अर्धसूत्रीविभाजन की प्रक्रिया में दो क्रमिक कोशिका विभाजन होते हैं - अर्धसूत्रीविभाजन I(प्रथम श्रेणी) और अर्धसूत्रीविभाजन द्वितीय(द्वितीय श्रेणी)।
दोहरीकरण
डीएनए
और गुणसूत्र केवल पहले ही होते हैं अर्धसूत्रीविभाजन I.
अर्धसूत्रीविभाजन के प्रथम विभाजन के परिणामस्वरूप, कहा जाता है न्यूनकारी, कोशिकाएँ गुणसूत्रों की आधी संख्या के साथ बनती हैं। अर्धसूत्रीविभाजन का दूसरा विभाजन जनन कोशिकाओं के निर्माण के साथ समाप्त होता है। इस प्रकार, शरीर की सभी दैहिक कोशिकाएँ समाहित होती हैं दोहरा,
द्विगुणित (2एन), गुणसूत्रों का एक समूह, जहां प्रत्येक गुणसूत्र में एक युग्मित, समजात गुणसूत्र होता है। परिपक्व यौन कोशिकाएँ ही होती हैं एकल, अगुणित (एन), गुणसूत्रों का एक सेट और, तदनुसार, डीएनए की आधी मात्रा।
अर्धसूत्रीविभाजन के चरण
दौरान प्रोफ़ेज़ Iअर्धसूत्रीविभाजन दोहरे गुणसूत्र प्रकाश सूक्ष्मदर्शी के नीचे स्पष्ट रूप से दिखाई देते हैं। प्रत्येक गुणसूत्र में दो क्रोमैटिड होते हैं, जो एक सेंट्रोमियर द्वारा एक साथ जुड़े होते हैं। सर्पिलीकरण की प्रक्रिया के दौरान, दोहरे गुणसूत्र छोटे हो जाते हैं। समजातीय गुणसूत्र अनुदैर्ध्य रूप से एक दूसरे से निकटता से जुड़े होते हैं (क्रोमैटिड से क्रोमैटिड), या, जैसा कि वे कहते हैं, संयुग्मित होते हैं। इस मामले में, क्रोमैटिड अक्सर एक-दूसरे को पार करते हैं या मुड़ते हैं। फिर समजात दोहरे गुणसूत्र एक दूसरे से दूर होने लगते हैं। उन स्थानों पर जहां क्रोमैटिड्स पार करते हैं, अनुप्रस्थ टूटते हैं और उनके अनुभागों का आदान-प्रदान होता है। इस घटना को कहा जाता है गुणसूत्रों का संकरण.उसी समय, जैसे माइटोसिस में, परमाणु झिल्ली विघटित हो जाती है, न्यूक्लियोलस गायब हो जाता है, और स्पिंडल फिलामेंट्स बनते हैं। अर्धसूत्रीविभाजन के प्रोफ़ेज़ I और माइटोसिस के प्रोफ़ेज़ के बीच का अंतर समजात गुणसूत्रों के संयुग्मन और गुणसूत्र क्रॉसिंग की प्रक्रिया के दौरान अनुभागों के पारस्परिक आदान-प्रदान का है।
लक्षण लक्षण मेटाफ़ेज़ I- जोड़े में पड़े समजात गुणसूत्रों की कोशिका के भूमध्यरेखीय तल में व्यवस्था। इसके बाद आता है पश्च चरण I, जिसके दौरान संपूर्ण समजात गुणसूत्र, प्रत्येक में दो क्रोमैटिड होते हैं, कोशिका के विपरीत ध्रुवों में चले जाते हैं। अर्धसूत्रीविभाजन के इस चरण में गुणसूत्र विचलन की एक विशेषता पर जोर देना बहुत महत्वपूर्ण है: प्रत्येक जोड़े के समजात गुणसूत्र अन्य जोड़े के गुणसूत्रों की परवाह किए बिना, यादृच्छिक रूप से भिन्न होते हैं। प्रत्येक ध्रुव पर विभाजन की शुरुआत में कोशिका में जितने गुणसूत्र थे, उसके आधे ही रह जाते हैं। फिर आता है टेलोफ़ेज़ I, जिसके दौरान दो कोशिकाएँ बनती हैं जिनमें गुणसूत्रों की संख्या आधी हो जाती है।
इंटरफ़ेज़ छोटा है क्योंकि डीएनए संश्लेषण नहीं होता है। इसके बाद दूसरा अर्धसूत्रीविभाजन होता है ( अर्धसूत्रीविभाजन द्वितीय). यह माइटोसिस से केवल गुणसूत्रों की संख्या में भिन्न होता है मेटाफ़ेज़
द्वितीयएक ही जीव में माइटोसिस के मेटाफ़ेज़ में गुणसूत्रों की आधी संख्या। चूँकि प्रत्येक गुणसूत्र में दो क्रोमैटिड होते हैं, मेटाफ़ेज़ II में गुणसूत्रों के सेंट्रोमियर विभाजित होते हैं, और क्रोमैटिड ध्रुवों की ओर विमुख हो जाते हैं, जो पुत्री गुणसूत्र बन जाते हैं। केवल अब ही वास्तविक इंटरफ़ेज़ शुरू होता है। प्रत्येक प्रारंभिक कोशिका से गुणसूत्रों के अगुणित समूह वाली चार कोशिकाएँ उत्पन्न होती हैं।
युग्मक विविधता
एक कोशिका के अर्धसूत्रीविभाजन पर विचार करें जिसमें तीन जोड़े गुणसूत्र होते हैं ( 2एन = 6). इस मामले में, दो अर्धसूत्रीविभाजन के बाद, गुणसूत्रों के अगुणित सेट वाली चार कोशिकाएं बनती हैं ( एन=3).
चूंकि प्रत्येक जोड़ी के गुणसूत्र अन्य जोड़े के गुणसूत्रों से स्वतंत्र रूप से बेटी कोशिकाओं में फैलते हैं, मूल मातृ कोशिका में मौजूद गुणसूत्रों के विभिन्न संयोजनों के साथ आठ प्रकार के युग्मकों के गठन की समान संभावना होती है।

युग्मकों की और भी अधिक विविधता अर्धसूत्रीविभाजन में समरूप गुणसूत्रों के संयुग्मन और क्रॉसिंग द्वारा प्रदान की जाती है, जिसका समग्र रूप बहुत बड़ा होता है जैविक महत्व.
अर्धसूत्रीविभाजन का जैविक महत्व
यदि अर्धसूत्रीविभाजन की प्रक्रिया के दौरान गुणसूत्रों की संख्या कम नहीं होती, तो प्रत्येक अगली पीढ़ी में, अंडे और शुक्राणु के नाभिक के संलयन के साथ, गुणसूत्रों की संख्या अनिश्चित काल तक बढ़ जाती। अर्धसूत्रीविभाजन के लिए धन्यवाद, परिपक्व रोगाणु कोशिकाओं को गुणसूत्रों की एक अगुणित (एन) संख्या प्राप्त होती है, और निषेचन के दौरान विशेषता यह प्रजातिद्विगुणित (2एन) संख्या।
अर्धसूत्रीविभाजन के दौरान, समजात गुणसूत्र विभिन्न रोगाणु कोशिकाओं में समाप्त हो जाते हैं, और निषेचन के दौरान, समजात गुणसूत्रों की जोड़ी बहाल हो जाती है। नतीजतन, प्रत्येक प्रजाति के लिए गुणसूत्रों का एक पूर्ण द्विगुणित सेट और डीएनए की एक स्थिर मात्रा सुनिश्चित की जाती है।
अर्धसूत्रीविभाजन में होने वाले गुणसूत्रों का क्रॉसओवर, अनुभागों का आदान-प्रदान, साथ ही समजात गुणसूत्रों की प्रत्येक जोड़ी का स्वतंत्र विचलन माता-पिता से संतानों तक एक गुण के वंशानुगत संचरण के पैटर्न को निर्धारित करता है। दो समजात गुणसूत्रों के प्रत्येक जोड़े से
(मातृ और पैतृक), जो द्विगुणित जीवों के गुणसूत्र सेट का हिस्सा थे, अंडे या शुक्राणु के अगुणित सेट में केवल एक गुणसूत्र होता है। यह हो सकता था:
हे पैतृक गुणसूत्र;
हे मातृ गुणसूत्र;
o मातृ क्षेत्र के साथ पैतृक;
ओ पैतृक कथानक के साथ मातृ।
उत्पत्ति की ये प्रक्रियाएँ बड़ी मात्रागुणात्मक रूप से भिन्न रोगाणु कोशिकाएं वंशानुगत परिवर्तनशीलता में योगदान करती हैं
कुछ मामलों में, अर्धसूत्रीविभाजन प्रक्रिया के विघटन के कारण, समजात गुणसूत्रों के विच्छेदन के साथ, रोगाणु कोशिकाओं में एक समजात गुणसूत्र नहीं हो सकता है या, इसके विपरीत, दोनों समजात गुणसूत्र हो सकते हैं। इससे जीव के विकास में गंभीर गड़बड़ी होती है या उसकी मृत्यु हो जाती है।

जानवरों, पौधों और कवक का यौन प्रजनन विशेष रोगाणु कोशिकाओं के निर्माण से जुड़ा हुआ है।
अर्धसूत्रीविभाजन- एक विशेष प्रकार का कोशिका विभाजन जिसके परिणामस्वरूप यौन कोशिकाओं का निर्माण होता है।
माइटोसिस के विपरीत, जिसमें बेटी कोशिकाओं द्वारा प्राप्त गुणसूत्रों की संख्या बनाए रखी जाती है, अर्धसूत्रीविभाजन के दौरान बेटी कोशिकाओं में गुणसूत्रों की संख्या आधी हो जाती है।
अर्धसूत्रीविभाजन की प्रक्रिया में दो क्रमिक कोशिका विभाजन होते हैं - अर्धसूत्रीविभाजन I(प्रथम श्रेणी) और अर्धसूत्रीविभाजन द्वितीय(द्वितीय श्रेणी)।
डीएनए और क्रोमोसोम दोहराव पहले ही होता है अर्धसूत्रीविभाजन I.
अर्धसूत्रीविभाजन के प्रथम विभाजन के परिणामस्वरूप, कहा जाता है न्यूनकारी, कोशिकाएँ गुणसूत्रों की आधी संख्या के साथ बनती हैं। अर्धसूत्रीविभाजन का दूसरा विभाजन जनन कोशिकाओं के निर्माण के साथ समाप्त होता है। इस प्रकार, शरीर की सभी दैहिक कोशिकाएँ समाहित होती हैं दोहरा, द्विगुणित (2n), गुणसूत्रों का एक समूह जहां प्रत्येक गुणसूत्र में एक युग्मित, समजात गुणसूत्र होता है। परिपक्व यौन कोशिकाएँ ही होती हैं एकल, अगुणित (एन), गुणसूत्रों का एक सेट और, तदनुसार, डीएनए की आधी मात्रा।

अर्धसूत्रीविभाजन के चरण

दौरान प्रोफ़ेज़ Iअर्धसूत्रीविभाजन दोहरे गुणसूत्र प्रकाश सूक्ष्मदर्शी के नीचे स्पष्ट रूप से दिखाई देते हैं। प्रत्येक गुणसूत्र में दो क्रोमोटाइड होते हैं, जो एक सेंट्रोमियर द्वारा एक साथ जुड़े होते हैं। सर्पिलीकरण की प्रक्रिया के दौरान, दोहरे गुणसूत्र छोटे हो जाते हैं। समजात गुणसूत्र अनुदैर्ध्य रूप से एक दूसरे से निकटता से जुड़े होते हैं (क्रोमैटिड से क्रोमैटिड), या, जैसा कि वे कहते हैं, संयुग्मित. इस मामले में, क्रोमैटिड अक्सर एक-दूसरे को पार करते हैं या मुड़ते हैं। फिर समजात दोहरे गुणसूत्र एक दूसरे से दूर होने लगते हैं। उन स्थानों पर जहां क्रोमैटिड्स पार करते हैं, अनुप्रस्थ टूटते हैं और उनके अनुभागों का आदान-प्रदान होता है। इस घटना को कहा जाता है गुणसूत्रों का संकरण.उसी समय, जैसे माइटोसिस में, परमाणु झिल्ली विघटित हो जाती है, न्यूक्लियोलस गायब हो जाता है, और स्पिंडल फिलामेंट्स बनते हैं। अर्धसूत्रीविभाजन के प्रोफ़ेज़ I और माइटोसिस के प्रोफ़ेज़ के बीच का अंतर समजात गुणसूत्रों के संयुग्मन और गुणसूत्र क्रॉसिंग की प्रक्रिया के दौरान अनुभागों के पारस्परिक आदान-प्रदान का है।
लक्षण लक्षण मेटाफ़ेज़ I- जोड़े में पड़े समजात गुणसूत्रों की कोशिका के भूमध्यरेखीय तल में व्यवस्था। इसके बाद आता है पश्च चरण I, जिसके दौरान संपूर्ण समजात गुणसूत्र, प्रत्येक में दो क्रोमैटिड होते हैं, कोशिका के विपरीत ध्रुवों में चले जाते हैं। अर्धसूत्रीविभाजन के इस चरण में गुणसूत्र विचलन की एक विशेषता पर जोर देना बहुत महत्वपूर्ण है: प्रत्येक जोड़े के समजात गुणसूत्र अन्य जोड़े के गुणसूत्रों की परवाह किए बिना, यादृच्छिक रूप से भिन्न होते हैं। प्रत्येक ध्रुव पर विभाजन की शुरुआत में कोशिका में जितने गुणसूत्र थे, उसके आधे ही रह जाते हैं। फिर आता है टेलोफ़ेज़ I, जिसके दौरान दो कोशिकाएँ बनती हैं जिनमें गुणसूत्रों की संख्या आधी हो जाती है।
इंटरफ़ेज़ छोटा है क्योंकि डीएनए संश्लेषण नहीं होता है। इसके बाद दूसरा अर्धसूत्रीविभाजन होता है ( अर्धसूत्रीविभाजन द्वितीय). यह माइटोसिस से केवल गुणसूत्रों की संख्या में भिन्न होता है मेटाफ़ेज़ IIएक ही जीव में माइटोसिस के मेटाफ़ेज़ में गुणसूत्रों की आधी संख्या। चूँकि प्रत्येक गुणसूत्र में दो क्रोमैटिड होते हैं, मेटाफ़ेज़ II में गुणसूत्रों के सेंट्रोमियर विभाजित होते हैं, और क्रोमैटिड ध्रुवों की ओर विमुख हो जाते हैं, जो पुत्री गुणसूत्र बन जाते हैं। केवल अब ही वास्तविक इंटरफ़ेज़ शुरू होता है। प्रत्येक प्रारंभिक कोशिका से गुणसूत्रों के अगुणित समूह वाली चार कोशिकाएँ उत्पन्न होती हैं।

युग्मक विविधता

एक कोशिका के अर्धसूत्रीविभाजन पर विचार करें जिसमें तीन जोड़े गुणसूत्र होते हैं ( 2एन = 6). इस मामले में, दो अर्धसूत्रीविभाजन के बाद, गुणसूत्रों के अगुणित सेट वाली चार कोशिकाएं बनती हैं ( एन=3). चूंकि प्रत्येक जोड़ी के गुणसूत्र अन्य जोड़े के गुणसूत्रों से स्वतंत्र रूप से बेटी कोशिकाओं में फैलते हैं, मूल मातृ कोशिका में मौजूद गुणसूत्रों के विभिन्न संयोजनों के साथ आठ प्रकार के युग्मकों के गठन की समान संभावना होती है।
अर्धसूत्रीविभाजन के प्रोफ़ेज़ में समजात गुणसूत्रों के संयुग्मन और क्रॉसिंग द्वारा युग्मकों की और भी अधिक विविधता प्रदान की जाती है, जिसका सामान्य जैविक महत्व बहुत बड़ा है।

अर्धसूत्रीविभाजन का जैविक महत्व

यदि अर्धसूत्रीविभाजन की प्रक्रिया के दौरान गुणसूत्रों की संख्या में कोई कमी नहीं होती, तो प्रत्येक अगली पीढ़ी में, अंडे और शुक्राणु के नाभिक के संलयन के साथ, गुणसूत्रों की संख्या अनिश्चित काल तक बढ़ जाती। अर्धसूत्रीविभाजन के लिए धन्यवाद, परिपक्व रोगाणु कोशिकाओं को गुणसूत्रों की एक अगुणित (एन) संख्या प्राप्त होती है, लेकिन निषेचन पर, इस प्रजाति की द्विगुणित (2एन) संख्या विशेषता बहाल हो जाती है। अर्धसूत्रीविभाजन के दौरान, समजात गुणसूत्र विभिन्न रोगाणु कोशिकाओं में समाप्त हो जाते हैं, और निषेचन के दौरान, समजात गुणसूत्रों की जोड़ी बहाल हो जाती है। नतीजतन, प्रत्येक प्रजाति के लिए गुणसूत्रों का एक पूर्ण द्विगुणित सेट और डीएनए की एक स्थिर मात्रा सुनिश्चित की जाती है।
अर्धसूत्रीविभाजन में होने वाले गुणसूत्रों का क्रॉसओवर, अनुभागों का आदान-प्रदान, साथ ही समजात गुणसूत्रों की प्रत्येक जोड़ी का स्वतंत्र विचलन माता-पिता से संतानों तक एक गुण के वंशानुगत संचरण के पैटर्न को निर्धारित करता है। दो समजात गुणसूत्रों (मातृ और पितृ) की प्रत्येक जोड़ी में से जो द्विगुणित जीवों के गुणसूत्र सेट का हिस्सा थे, अंडे या शुक्राणु के अगुणित सेट में केवल एक गुणसूत्र होता है। यह हो सकता था:

• पैतृक गुणसूत्र;
• मातृ गुणसूत्र;
• मातृ क्षेत्र के साथ पैतृक;
• पैतृक कथानक के साथ मातृ।

बड़ी संख्या में गुणात्मक रूप से भिन्न रोगाणु कोशिकाओं के उद्भव की ये प्रक्रियाएँ वंशानुगत परिवर्तनशीलता में योगदान करती हैं।
कुछ मामलों में, अर्धसूत्रीविभाजन प्रक्रिया के विघटन के कारण, समजात गुणसूत्रों के विच्छेदन के साथ, रोगाणु कोशिकाओं में एक समजात गुणसूत्र नहीं हो सकता है या, इसके विपरीत, दोनों समजात गुणसूत्र हो सकते हैं। इससे जीव के विकास में गंभीर गड़बड़ी होती है या उसकी मृत्यु हो जाती है।

जानवरों, पौधों और कवक का यौन प्रजनन विशेष रोगाणु कोशिकाओं - युग्मकों के निर्माण से जुड़ा होता है, जो निषेचन के दौरान विलीन हो जाते हैं, अपने नाभिक को जोड़ते हैं। स्वाभाविक रूप से, इस मामले में, युग्मनज में प्रत्येक युग्मक की तुलना में दोगुने गुणसूत्र होते हैं। युग्मनज से विकसित होने वाली संपूर्ण जीव की कोशिकाओं में गुणसूत्रों का एक ही दोहरा सेट होगा। दरअसल, गैर-यौन, दैहिक (ग्रीक "सोमा" - शरीर से), अधिकांश बहुकोशिकीय जीवों की कोशिकाओं में गुणसूत्रों का एक दोहरा, द्विगुणित (2n) सेट होता है, जहां प्रत्येक गुणसूत्र में एक युग्मित, समजात गुणसूत्र होता है। युग्मकों में एकल, अगुणित (एन), गुणसूत्रों का सेट होता है, जिसमें सभी गुणसूत्र अद्वितीय होते हैं और उनमें समजात जोड़े नहीं होते हैं। एक विशेष प्रकार का कोशिका विभाजन, जिसके परिणामस्वरूप यौन कोशिकाओं का निर्माण होता है, अर्धसूत्रीविभाजन कहलाता है (चित्र 30)। माइटोसिस के विपरीत, जिसमें बेटी कोशिकाओं द्वारा प्राप्त गुणसूत्रों की संख्या बनाए रखी जाती है, अर्धसूत्रीविभाजन के दौरान बेटी कोशिकाओं में गुणसूत्रों की संख्या आधी हो जाती है।

चावल। 30. अर्धसूत्रीविभाजन योजना

अर्धसूत्रीविभाजन की प्रक्रिया में दो क्रमिक कोशिका विभाजन होते हैं - अर्धसूत्रीविभाजन I (प्रथम प्रभाग) और अर्धसूत्रीविभाजन II (द्वितीय प्रभाग)। डीएनए और गुणसूत्रों का दोहराव अर्धसूत्रीविभाजन I से पहले ही होता है।

अर्धसूत्रीविभाजन के पहले विभाजन के परिणामस्वरूप, जिसे कमी कहा जाता है, कोशिकाओं का निर्माण होता है जिसमें गुणसूत्रों की संख्या आधी हो जाती है। दूसरे विभाजन के बाद परिपक्व जनन कोशिकाओं का निर्माण होता है।

अर्धसूत्रीविभाजन के चरण.अर्धसूत्रीविभाजन के प्रोफ़ेज़ I के दौरान, दोहरे गुणसूत्र एक प्रकाश सूक्ष्मदर्शी के नीचे स्पष्ट रूप से दिखाई देते हैं। प्रत्येक गुणसूत्र में दो क्रोमैटिड होते हैं, जो एक सेंट्रोमियर द्वारा एक साथ जुड़े होते हैं। सर्पिलीकरण की प्रक्रिया के दौरान, दोहरे गुणसूत्र छोटे हो जाते हैं। समजातीय गुणसूत्र अनुदैर्ध्य रूप से एक दूसरे से निकटता से जुड़े होते हैं (क्रोमैटिड से क्रोमैटिड), या, जैसा कि वे कहते हैं, संयुग्मित होते हैं। इस मामले में, क्रोमैटिड अक्सर एक-दूसरे को पार करते हैं या मुड़ते हैं। फिर समजात गुणसूत्र एक दूसरे से दूर जाने लगते हैं। उन स्थानों पर जहां क्रोमैटिड प्रतिच्छेद करते हैं, अनुप्रस्थ टूटना होता है और क्रोमैटिड अनुभागों का आदान-प्रदान करते हैं। इस घटना को क्रोमोसोम क्रॉसिंग कहा जाता है (चित्र 31)। उसी समय, जैसे माइटोसिस में, परमाणु झिल्ली विघटित हो जाती है, न्यूक्लियोलस गायब हो जाता है, और स्पिंडल फिलामेंट्स बनते हैं। अर्धसूत्रीविभाजन के प्रोफ़ेज़ I और माइटोसिस के प्रोफ़ेज़ के बीच का अंतर समजात गुणसूत्रों के संयुग्मन और गुणसूत्र क्रॉसिंग की प्रक्रिया के दौरान अनुभागों के पारस्परिक आदान-प्रदान का है।

चावल। 31. अर्धसूत्रीविभाजन में गुणसूत्रों का क्रॉसिंग

मेटाफ़ेज़ I की एक विशिष्ट विशेषता जोड़े में पड़े समजात गुणसूत्रों की कोशिका के भूमध्यरेखीय तल में व्यवस्था है। इसके बाद एनाफ़ेज़ I आता है, जिसके दौरान संपूर्ण समजात गुणसूत्र (प्रत्येक में दो क्रोमैटिड होते हैं) कोशिका के विपरीत ध्रुवों में चले जाते हैं। (ध्यान दें कि माइटोसिस के दौरान, क्रोमैटिड्स विभाजन ध्रुवों की ओर मुड़ जाते हैं।) अर्धसूत्रीविभाजन के इस चरण में गुणसूत्र विचलन की एक विशेषता पर जोर देना बहुत महत्वपूर्ण है: प्रत्येक जोड़ी के समजात गुणसूत्र अन्य जोड़े के गुणसूत्रों की परवाह किए बिना, बेतरतीब ढंग से अलग हो जाते हैं। प्रत्येक ध्रुव पर विभाजन की शुरुआत में कोशिका में जितने गुणसूत्र थे, उसके आधे ही रह जाते हैं। इसके बाद टेलोफ़ेज़ I आता है, जिसके दौरान दो कोशिकाएँ बनती हैं जिनमें गुणसूत्रों की संख्या आधी हो जाती है।

इंटरफ़ेज़ छोटा है क्योंकि डीएनए संश्लेषण नहीं होता है। इसके बाद दूसरा अर्धसूत्रीविभाजन (अर्धसूत्रीविभाजन II) होता है। यह माइटोसिस से केवल इस मायने में भिन्न है कि मेटाफ़ेज़ II में गुणसूत्रों की संख्या एक ही जीव में माइटोसिस के मेटाफ़ेज़ में गुणसूत्रों की संख्या से आधी है। चूँकि प्रत्येक गुणसूत्र में दो क्रोमैटिड होते हैं, मेटाफ़ेज़ II में गुणसूत्रों के सेंट्रोमियर विभाजित होते हैं, और क्रोमैटिड ध्रुवों की ओर विमुख हो जाते हैं, जो पुत्री गुणसूत्र बन जाते हैं। केवल अब ही वास्तविक इंटरफ़ेज़ शुरू होता है। प्रत्येक प्रारंभिक कोशिका से गुणसूत्रों के अगुणित समूह वाली चार कोशिकाएँ उत्पन्न होती हैं।

युग्मकों की विविधता.आइए 3 जोड़े गुणसूत्रों (2n=6) वाली कोशिका के अर्धसूत्रीविभाजन पर विचार करें। दो अर्धसूत्रीविभाजन के बाद, गुणसूत्रों के अगुणित सेट वाली 4 कोशिकाएं बनती हैं (n=3)। चूंकि प्रत्येक जोड़ी के गुणसूत्र अन्य जोड़े के गुणसूत्रों से स्वतंत्र रूप से बेटी कोशिकाओं में फैलते हैं, इसलिए मातृ कोशिका में मौजूद गुणसूत्रों के विभिन्न संयोजनों के साथ आठ प्रकार के युग्मकों के गठन की समान संभावना होती है।

अर्धसूत्रीविभाजन के प्रोफ़ेज़ में समजात गुणसूत्रों के संयुग्मन और क्रॉसिंग द्वारा युग्मकों की और भी अधिक विविधता प्रदान की जाती है।

अर्धसूत्रीविभाजन का जैविक महत्व.यदि अर्धसूत्रीविभाजन की प्रक्रिया के दौरान गुणसूत्रों की संख्या में कोई कमी नहीं होती, तो प्रत्येक अगली पीढ़ी में, अंडे और शुक्राणु के नाभिक के संलयन के साथ, गुणसूत्रों की संख्या अनिश्चित काल तक बढ़ जाती। अर्धसूत्रीविभाजन के लिए धन्यवाद, परिपक्व रोगाणु कोशिकाओं को गुणसूत्रों की एक अगुणित (एन) संख्या प्राप्त होती है, लेकिन निषेचन पर, इस प्रजाति की द्विगुणित (2एन) संख्या विशेषता बहाल हो जाती है। अर्धसूत्रीविभाजन के दौरान, समजात गुणसूत्र विभिन्न रोगाणु कोशिकाओं में समाप्त हो जाते हैं, और निषेचन के दौरान, समजात गुणसूत्रों की जोड़ी बहाल हो जाती है। नतीजतन, प्रत्येक प्रजाति के लिए गुणसूत्रों का एक पूर्ण द्विगुणित सेट और डीएनए की एक स्थिर मात्रा सुनिश्चित की जाती है।

अर्धसूत्रीविभाजन में होने वाले गुणसूत्रों का क्रॉसओवर, अनुभागों का आदान-प्रदान, साथ ही समजात गुणसूत्रों की प्रत्येक जोड़ी का स्वतंत्र विचलन माता-पिता से संतानों तक एक गुण के वंशानुगत संचरण के पैटर्न को निर्धारित करता है। दो समजात गुणसूत्रों (मातृ और पितृ) की प्रत्येक जोड़ी में से जो द्विगुणित जीवों के गुणसूत्र सेट का हिस्सा थे, अंडे या शुक्राणु के अगुणित सेट में केवल एक गुणसूत्र होता है। यह हो सकता था:

1. पैतृक गुणसूत्र;
2. मातृ गुणसूत्र;
3. मातृ क्षेत्र के साथ पैतृक;
4. पैतृक कथानक के साथ मातृ।

बड़ी संख्या में गुणात्मक रूप से भिन्न रोगाणु कोशिकाओं के उद्भव की ये प्रक्रियाएँ वंशानुगत परिवर्तनशीलता में योगदान करती हैं।

कुछ मामलों में, अर्धसूत्रीविभाजन प्रक्रिया के विघटन के कारण, समजात गुणसूत्रों के विच्छेदन के साथ, रोगाणु कोशिकाओं में एक समजात गुणसूत्र नहीं हो सकता है या, इसके विपरीत, दोनों समजात गुणसूत्र हो सकते हैं। इससे जीव के विकास में गंभीर गड़बड़ी होती है या उसकी मृत्यु हो जाती है।

1. माइटोसिस और अर्धसूत्रीविभाजन की तुलना करें, समानताएं और अंतर उजागर करें।
2. अवधारणाओं का वर्णन करें: अर्धसूत्रीविभाजन, गुणसूत्रों का द्विगुणित सेट, गुणसूत्रों का अगुणित सेट, संयुग्मन।
3. अर्धसूत्रीविभाजन के प्रथम विभाजन में समजात गुणसूत्रों के स्वतंत्र पृथक्करण का क्या महत्व है?
4. अर्धसूत्रीविभाजन का जैविक महत्व क्या है?

अपने प्राणीशास्त्र पाठ्यक्रम से याद रखें कि जानवरों में निषेचन कैसे होता है।

1. एक द्विगुणित कोशिका से कितनी संतति कोशिकाएँ और गुणसूत्रों का कौन सा समूह बनता है: ए) माइटोसिस; बी) अर्धसूत्रीविभाजन?

दो अगुणित, दो द्विगुणित, चार अगुणित, चार द्विगुणित।

ए) माइटोसिस के परिणामस्वरूप - दो द्विगुणित कोशिकाएं।

बी) अर्धसूत्रीविभाजन के परिणामस्वरूप, चार अगुणित कोशिकाएं होती हैं।

2. गुणसूत्र संयुग्मन क्या है? अर्धसूत्रीविभाजन के किस चरण में क्रॉसिंग ओवर होता है? इस प्रक्रिया का क्या महत्व है?

अर्धसूत्रीविभाजन I के प्रोफ़ेज़ में गुणसूत्र संयुग्मन देखा जाता है। यह समजात गुणसूत्रों को एक साथ लाने की प्रक्रिया है। संयुग्मन के दौरान, समजात गुणसूत्रों के क्रोमैटिड कुछ स्थानों पर प्रतिच्छेद करते हैं। क्रॉसिंग ओवर अर्धसूत्रीविभाजन I के प्रोफ़ेज़ में भी होता है और समजात गुणसूत्रों के बीच क्षेत्रों का आदान-प्रदान होता है। क्रॉसिंग ओवर से वंशानुगत सामग्री का पुनर्संयोजन होता है और संयोजन परिवर्तनशीलता के स्रोतों में से एक है, जिसके कारण वंशज नहीं होते हैं सटीक प्रतिलिपियाँउनके माता-पिता एक दूसरे से भिन्न हैं।

3. अर्धसूत्रीविभाजन में होने वाली कौन सी घटनाएं सुनिश्चित करती हैं कि बेटी कोशिकाओं में गुणसूत्रों का सेट आधा हो गया है?

क्रोमोसोम सेट में कमी अर्धसूत्रीविभाजन के एनाफेज I में इस तथ्य के कारण होती है कि बहन क्रोमैटिड नहीं (जैसे कि माइटोसिस के एनाफेज और अर्धसूत्रीविभाजन के एनाफेज II में), लेकिन बाइक्रोमैटिड समजात गुणसूत्र विभाजित कोशिका के विभिन्न ध्रुवों में विचरण करते हैं। परिणामस्वरूप, समजात गुणसूत्रों के प्रत्येक जोड़े में से केवल एक ही पुत्री कोशिका में पहुँचेगा। एनाफ़ेज़ I के अंत में, कोशिका के प्रत्येक ध्रुव पर गुणसूत्रों का सेट पहले से ही अगुणित (1n2c) होता है।

4. अर्धसूत्रीविभाजन का जैविक महत्व क्या है?

जानवरों और मनुष्यों में, अर्धसूत्रीविभाजन से अगुणित रोगाणु कोशिकाओं - युग्मकों का निर्माण होता है। निषेचन (युग्मकों के संलयन) की बाद की प्रक्रिया के दौरान, नई पीढ़ी के जीव को गुणसूत्रों का एक द्विगुणित सेट प्राप्त होता है, जिसका अर्थ है कि यह इस प्रकार के जीव में निहित कैरियोटाइप को बरकरार रखता है। इसलिए, अर्धसूत्रीविभाजन यौन प्रजनन के दौरान गुणसूत्रों की संख्या को बढ़ने से रोकता है। ऐसे विभाजन तंत्र के बिना, प्रत्येक अगली पीढ़ी के साथ गुणसूत्र सेट दोगुना हो जाएगा।

पौधों, कवकों और कुछ प्रोटिस्टों में अर्धसूत्रीविभाजन के माध्यम से बीजाणु बनते हैं।

अर्धसूत्रीविभाजन (क्रॉसिंग ओवर, क्रोमोसोम और क्रोमैटिड का स्वतंत्र विचलन) में होने वाली प्रक्रियाएं जीवों की संयुक्त परिवर्तनशीलता के आधार के रूप में कार्य करती हैं।

5. माइटोसिस और अर्धसूत्रीविभाजन की तुलना करें, समानताएं और अंतर पहचानें। अर्धसूत्रीविभाजन और माइटोसिस के बीच मुख्य अंतर क्या है?

मुख्य अंतर यह है कि अर्धसूत्रीविभाजन के परिणामस्वरूप, बेटी कोशिकाओं में गुणसूत्रों का सेट मातृ कोशिका की तुलना में 2 गुना कम हो जाता है।

समानताएँ:

● वे यूकेरियोटिक कोशिकाओं को विभाजित करने की विधियाँ हैं और इसके लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

● पुत्री कोशिकाओं के बीच वंशानुगत सामग्री का सटीक और समान वितरण होता है।

● विभाजन के लिए कोशिका तैयारी की समान प्रक्रियाएं (प्रतिकृति, सेंट्रीओल्स का दोहरीकरण, आदि)।

● विभाजन के संबंधित चरणों में होने वाली समान प्रक्रियाएं (गुणसूत्रों का सर्पिलीकरण, परमाणु झिल्ली का विघटन, विभाजन धुरी का गठन, आदि) और, परिणामस्वरूप, चरणों के समान नाम (प्रोफ़ेज़, मेटाफ़ेज़, एनाफ़ेज़, टेलोफ़ेज़) ). अर्धसूत्रीविभाजन का दूसरा विभाजन अगुणित कोशिका के समसूत्रण के समान तंत्र द्वारा आगे बढ़ता है।

मतभेद:

● माइटोसिस के परिणामस्वरूप, बेटी कोशिकाएं मातृ कोशिका में निहित गुणसूत्रों के सेट को बरकरार रखती हैं। अर्धसूत्रीविभाजन के परिणामस्वरूप, बेटी कोशिकाओं में गुणसूत्रों का सेट 2 गुना कम हो जाता है।

● माइटोसिस एक कोशिका विभाजन है, और अर्धसूत्रीविभाजन दो क्रमिक कोशिका विभाजन (अर्धसूत्री I और अर्धसूत्रीविभाजन II) है। इसलिए, माइटोसिस के परिणामस्वरूप, एक मातृ कोशिका से दो बेटी कोशिकाएँ बनती हैं, और अर्धसूत्रीविभाजन के परिणामस्वरूप, चार बनती हैं।

● माइटोसिस के विपरीत, अर्धसूत्रीविभाजन में समजात गुणसूत्रों का संयुग्मन और क्रॉसिंग शामिल होता है। नोट: वास्तव में, माइटोटिक क्रॉसिंग ओवर भी मौजूद है (1936 में के. स्टर्न द्वारा खोजा गया), लेकिन इसका अध्ययन स्कूली पाठ्यक्रम में शामिल नहीं है।

● माइटोसिस के एनाफेज में, बहन क्रोमैटिड कोशिका के विभिन्न ध्रुवों में विसरित हो जाते हैं, और अर्धसूत्रीविभाजन के एनाफेज I में, समजात गुणसूत्र विसरित हो जाते हैं।

और (या) अन्य महत्वपूर्ण विशेषताएं।

6. एक बर्च जड़ कोशिका में 18 गुणसूत्र होते हैं।

1) बर्च एथेर की द्विगुणित कोशिका अर्धसूत्रीविभाजन से गुजर चुकी है। परिणामी माइक्रोस्पोर्स माइटोसिस द्वारा विभाजित होते हैं। कितनी कोशिकाएँ बनीं? उनमें से प्रत्येक में कितने गुणसूत्र होते हैं?

2) गुणसूत्रों की संख्या निर्धारित करें और कुल मात्राअर्धसूत्रीविभाजन के दौरान बर्च कोशिकाओं में क्रोमैटिड:

ए) मेटाफ़ेज़ I में कोशिका के भूमध्यरेखीय तल में;

बी) मेटाफ़ेज़ II में;

ग) एनाफ़ेज़ I के अंत में प्रत्येक कोशिका ध्रुव पर;

घ) एनाफ़ेज़ II के अंत में प्रत्येक कोशिका ध्रुव पर।

1) बर्च जड़ कोशिका दैहिक है, जिसका अर्थ है कि बर्च में 2एन = 18 है। अर्धसूत्रीविभाजन के परिणामस्वरूप, क्रोमोसोम के आधे सेट के साथ एक मातृ कोशिका से 4 कोशिकाएं बनती हैं। परिणामस्वरूप, द्विगुणित परागकोश कोशिका से 4 अगुणित सूक्ष्मबीजाणु (n = 9) बने।

फिर प्रत्येक माइक्रोस्पोर माइटोसिस द्वारा विभाजित हो जाता है। माइटोसिस के परिणामस्वरूप, प्रत्येक माइक्रोस्पोर से गुणसूत्रों के समान सेट वाली दो बेटी कोशिकाओं का निर्माण हुआ। इस प्रकार, कुल 8 अगुणित कोशिकाओं का निर्माण हुआ।

उत्तर: 8 कोशिकाएँ बनीं, प्रत्येक में 9 गुणसूत्र थे।

2) मेटाफ़ेज़ I में कोशिका के भूमध्यरेखीय तल में स्थित वंशानुगत सामग्री का सूत्र 2n4c है, जो बर्च के लिए 18 गुणसूत्र, 36 क्रोमैटिड है। मेटाफ़ेज़ II में एक कोशिका में 1n2c - 9 गुणसूत्र, 18 क्रोमैटिड का एक सेट होता है। एनाफ़ेज़ I के अंत में, कोशिका के प्रत्येक ध्रुव पर 1n2c - 9 गुणसूत्र, 18 क्रोमैटिड का एक सेट होता है, और एनाफ़ेज़ II के अंत में - 1n1c - 9 गुणसूत्र, 9 क्रोमैटिड होते हैं।

उत्तर: ए) 18 गुणसूत्र, 36 क्रोमैटिड; बी) 9 गुणसूत्र, 18 क्रोमैटिड; ग) 9 गुणसूत्र, 18 क्रोमैटिड; d) 9 क्रोमोसोम, 9 क्रोमैटिड।

7. उन जीवों में अर्धसूत्रीविभाजन क्यों नहीं देखा जाता है जिनकी विशेषता नहीं है लैंगिक प्रजनन?

यौन प्रजनन की विशेषता वाले सभी जीवों के विकास चक्र में, निषेचन की प्रक्रिया होती है - दो कोशिकाओं (युग्मक) का एक (युग्मक) में संलयन। दरअसल, निषेचन से गुणसूत्रों की संख्या दोगुनी हो जाती है। इसलिए, एक ऐसा तंत्र भी होना चाहिए जो गुणसूत्रों की संख्या को 2 गुना कम कर दे, और यह तंत्र अर्धसूत्रीविभाजन है। अर्धसूत्रीविभाजन के बिना, प्रत्येक क्रमिक पीढ़ी के साथ गुणसूत्र सेट दोगुना हो जाएगा।

जो जीव लैंगिक रूप से प्रजनन नहीं करते उनमें निषेचन की कोई प्रक्रिया नहीं होती। अत: उनमें अर्धसूत्रीविभाजन नहीं होता, इसकी कोई आवश्यकता ही नहीं है।

8. अर्धसूत्रीविभाजन का दूसरा विभाजन क्यों आवश्यक है, क्योंकि पहले विभाजन के परिणामस्वरूप गुणसूत्रों की संख्या में 2 गुना की कमी पहले ही हो चुकी है?

पहले अर्धसूत्रीविभाजन के परिणामस्वरूप बनी संतति कोशिकाओं में 1n2c का एक सेट होता है, अर्थात। पहले से ही अगुणित हैं। हालाँकि, ऐसी कोशिका के प्रत्येक गुणसूत्र में एक क्रोमैटिड नहीं होता है, जैसा कि एक नए कोशिका चक्र में प्रवेश करने वाली युवा कोशिका में होना चाहिए, बल्कि दो से होता है, जैसा कि विभाजित होने के लिए तैयार परिपक्व कोशिका में होता है। नतीजतन, 1n2c सेट वाली कोशिकाएं सामान्य रूप से सेल चक्र (और, सबसे ऊपर, एस अवधि में प्रतिकृति) से गुजरने में सक्षम नहीं होंगी। इसलिए, पहले अर्धसूत्रीविभाजन के लगभग तुरंत बाद, दूसरा शुरू होता है, जिसके दौरान बहन क्रोमैटिड्स "सामान्य" एकल-क्रोमैटिड गुणसूत्रों के गठन के साथ अलग हो जाते हैं, जो युवा बेटी कोशिकाओं की विशेषता है।

इसके अलावा, अर्धसूत्रीविभाजन के परिणामस्वरूप, जानवरों और मनुष्यों में युग्मक बनते हैं, और पौधों में बीजाणु बनते हैं। इस तथ्य के कारण कि अर्धसूत्रीविभाजन एक नहीं, बल्कि दो क्रमिक विभाजन हैं, गठित युग्मक (या बीजाणु) की संख्या 2 गुना बढ़ जाती है।