معلومة

كيف يندمج الحمض النووي من الحيوانات المنوية مع الحمض النووي في البويضة؟


أرى هذه العبارة طوال الوقت "نصف حمضنا النووي (23 كروموسومًا) من أم و 23 من أبي". حسنًا ، لكن ما هي الكروموسومات الموجودة في نواتنا من كل من الوالدين؟ عندما أفكر في النواة (قبل الطور البيني) ، أتخيل ما مجموعه 23 كروموسومًا فريدًا و 23 نسخة منها. في الخلية الأولى بعد التكاثر (الزيجوت) ، هل يتماشى الكروموسوم 1 من الأم مع الكروموسوم 1 من الأب؟ عندما ينقسم الزيجوت (بعد المرحلة S) ، هل لديك الآن 4 نسخ من نفس الخلية؟ بما أن الكروموسوم 1 من الأم والأب هو نفسه. ما هو الدور الذي يلعبه العبور في كل هذا. لقد قمت بالكثير من القراءة ولكن لا شيء يساعدني في ربط النقاط.


أولاً ، لتوضيح مسألة العدد والأصل الأبوي للكروموسومات. في الوقت الحالي ، تجاهل العبور. بعد ذلك ، ستبدأ بخلية جسدية بالغة في مرحلة النمو ، تحتوي على 46 كروموسومًا ، اثنان من كل نوع ، أي 23 زوجًا (بافتراض أن الكروموسومات الجنسية من نفس النوع ، بما في ذلك حالة الذكور). بعد ذلك ، في المرحلة S ، يتكاثر كل كروموسوم ، مكونًا كروماتيدات شقيقة متشابهة تمامًا ، كل واحدة من هذه الأخوات تشبه الكروموسوم الفردي الذي تمتلكه الخلية في مرحلة النمو. كل من هذه الكروموسومات مع اثنين من الكروماتيدات ، يرسل واحدًا إلى كل خلية ابنة ، مما يجعل الخلية الوليدة تمامًا مثل والديها. في الانقسام الاختزالي ، بعد هذه الخطوة ، ينفصل واحد من كل نوع من الكروموسوم إلى مشيج ، بحيث بدلاً من 23 زوجًا ، يحتوي كل مشيج على 23 كروموسومًا فقط ، واحد من كل نوع. عند اندماج اثنين من الأمشاج ، سيكون لديك التكوين الأصلي مرة أخرى.

العبور ، يعني فقط أنه عندما ينفصل الكروموسومات من نوع معين أثناء الانقسام الاختزالي ، فإنهما يتبادلان المواد المقابلة. إذا لم يحدث عبور ، فستحتوي الأمشاج إما على أحد الكروموسوم من نفس النوع أو الآخر. ولكن بسبب العبور ، فإنك تنشئ مجموعة مختلفة من الجينات على هذين الكروموسومين ، تختلف عن تلك الموجودة في أي مكان آخر في جسمك. لذلك ، إذا قلنا إن اثنين من الكروموسومات من نفس النوع لهما جينات $ ABC $ و $ DEF $ ، إذا لم يحدث عبور ، فسيكون للمشيش إما $ ABC $ أو $ DEF $. لكن العبور يجعل التركيبات الممكنة مثل $ AEF $ أو $ DEC $ إلخ.


BIO101 - من خلية واحدة إلى خليتين: تقسيم الخلية وتكرار الحمض النووي

تمت كتابة هذا المنشور في الأصل في عام 2006 وأعيد نشره عدة مرات ، بما في ذلك عام 2010.

كما تعلم ، لقد قمت بتدريس BIO101 (وكذلك مختبر BIO102) للطلاب غير التقليديين في برنامج تعليم الكبار منذ حوالي اثني عشر عامًا حتى الآن. بين الحين والآخر أفكر في ذلك علنًا على المدونة (انظر هذا ، هذا ، هذا ، هذا ، هذا ، هذا وهذا وهذا ، لبعض المنشورات القصيرة حول جوانب مختلفة منه - من استخدام مقاطع الفيديو ، إلى استخدام الفصل الدراسي مدونة ، لأهمية الوصول المفتوح حتى يتمكن الطلاب من قراءة الأدب الابتدائي). لقد ارتفعت جودة الطلاب في هذا البرنامج بشكل مطرد على مر السنين ، لكنني ما زلت مقيدًا بالوقت: لدي ثمانية اجتماعات لمدة 4 ساعات مع الطلاب على مدار ثمانية أسابيع. في هذه الفترة ، يجب أن أعلمهم جميعًا مادة الأحياء التي يحتاجونها للتخصصات غير العلمية ، بالإضافة إلى إتاحة وقت كافٍ لكل طالب لتقديم عرض تقديمي (حول علم النبات والحيوان المفضل لديهم) ولامتحانين. وبالتالي ، يجب أن أجرد المحاضرات من عظامها ، وآمل أن تكون تلك العظام المجردة هي ما تحتاج التخصصات غير العلمية حقًا إلى معرفته: المفاهيم بدلاً من الحقائق الواقعية ، العلاقة مع بقية حياتهم بدلاً من العلاقة مع العلوم الأخرى. وهكذا أتابع محاضراتي بمقاطع الفيديو ومناقشات الفصول الدراسية ، وتتكون واجباتهم المنزلية من العثور على مقاطع فيديو أو مقالات رائعة في علم الأحياء ونشر الروابط على مدونة الفصل الدراسي ليراها الجميع. استخدمت الملاريا عدة مرات كخيط يربط بين جميع الموضوعات - من بيولوجيا الخلية إلى علم البيئة إلى علم وظائف الأعضاء والتطور. أعتقد أن هذا نجح بشكل جيد ولكن من الصعب القيام به. كما يكتبون ورقة أخيرة حول بعض جوانب علم وظائف الأعضاء.

تطور جديد آخر هو أن الإدارة أدركت أن معظم أعضاء هيئة التدريس كانوا مع المدرسة لسنوات عديدة. نحن من ذوي الخبرة ، ومن الواضح أننا نعرف ما نقوم به. ومن ثم فقد منحونا مؤخرًا مزيدًا من الحرية لتصميم منهجنا الخاص بدلاً من اتباع منهج محدد مسبقًا ، طالما بقيت الأهداف النهائية للفصل كما هي. لست متأكدًا بالضبط متى سأدرس محاضرات BIO101 مرة أخرى (أواخر الخريف ، الربيع؟) ولكني أريد أن أبدأ في إعادة التفكير في صفي مبكرًا. كما أنني أشعر بالقلق من أن بعض الأشياء التي أقوم بتدريسها أصبحت قديمة الآن ، نظرًا لأنني لا أقوم ببحث نشط في المختبر وبالتالي لا أتابع الأدبيات عن كثب. لا يعني ذلك أنه يمكن لأي شخص مواكبة جميع التطورات في جميع مجالات علم الأحياء الضخمة جدًا ، ولكن على الأقل التحديثات الكبيرة التي تؤثر على تدريس الدورات التمهيدية هي أشياء أحتاج إلى معرفتها.

أحتاج إلى اللحاق بملاحظات المحاضرة الخاصة بي وترقيتها. وما هي أفضل طريقة من التعهيد الجماعي! لذلك ، خلال الأسابيع القليلة الجديدة ، سأعيد نشر ملاحظات المحاضرة القديمة (لاحظ أنها مجرد مقدمات - مناقشات ومقاطع فيديو وما إلى ذلك ، اتبعها في الفصل الدراسي) وسأطلب منك التحقق من الحقائق. إذا كنت قد حصلت على خطأ ما أو كان هناك شيء ما قديمًا ، فأخبرني (ولكن لا تكتفي فقط بفرضيتك المفضلة إذا لم تتم تسوية السؤال بعد - أعطني شرح الجدل بالكامل بدلاً من ذلك). إذا كان هناك شيء مفقود بشكل صارخ ، فأخبرني بذلك. إذا كان من الممكن قول شيء ما بلغة أفضل - قم بتحرير جملي. إذا كنت على دراية بالصور الرائعة والمقالات ومشاركات المدونات ومقاطع الفيديو والبودكاست والتصورات والرسوم المتحركة والألعاب وما إلى ذلك التي يمكن استخدامها لشرح هذه المفاهيم الأساسية ، فأخبرني بذلك. وفي النهاية ، بمجرد القيام بذلك مع جميع المحاضرات ، دعونا نناقش المنهج العام - هل هناك طريقة أفضل لتنظيم كل هذه المواد لفصل سريع الخطى.

اليوم ، نواصل الجزء المتعلق ببيولوجيا الخلية من الدورة التدريبية - نغطي الطريقة التي تتواصل بها الخلايا مع بعضها البعض ، وهو أمر سيظهر مرارًا وتكرارًا لبقية الدورة. انظر المحاضرات السابقة:

استمرارًا لملاحظات محاضرة يوم الخميس BIO101 ، إليك الجزء الخامس. كالعادة أطلب منكم تصحيح أخطائي وتقديم اقتراحات لجعل المحاضرة أفضل. ضع في اعتبارك أن هذه دورة أساسية سريعة جدًا وأن كل ملاحظات المحاضرة تغطي حوالي 45 دقيقة (غالبًا ما يكون 3-4 منها في نفس اليوم). تم نشر هذا الجزء لأول مرة في 14 مايو 2006.

تقسيم الخلية وتكاثر الحمض النووي

في المحاضرة الأولى ، تناولنا طريقة عمل العلم وخاصة كيفية تطبيق المنهج العلمي على علم الأحياء. بعد ذلك ، نظرنا إلى بنية الخلية ، ونبني خريطة للخلية - ونعرف العمليات التي تحدث في مكان الخلية ، على سبيل المثال ، إنتاج جزيئات ATP الغنية بالطاقة في الميتوكوندريا.

في الجزء الثالث من المحاضرة ، ألقينا نظرة فاحصة على الطريقة التي يتم بها نسخ شفرة الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي في النواة ، وترجمة شفرة الحمض النووي الريبي إلى بنية بروتينية في الشبكة الإندوبلازمية الخشنة. أخيرًا ، نظرنا في عدة طرق مختلفة تتواصل بها الخلايا مع بعضها البعض ومع البيئة ، وبالتالي تعديل وظيفة الخلية.

ستكون كل هذه المعلومات مهمة في هذه المحاضرة ، حيث نغطي الطرق التي تنقسم بها الخلايا ، وكيف ينشأ الانقسام الخلوي ، بدءًا من الخلية المخصبة ، في بناء الجنين ، وكيف يؤثر الكود الجيني (النمط الجيني) على السمات التي يمكن ملاحظتها والقابلة للقياس (النمط الظاهري) و أخيرًا ، كيف تؤثر هذه العمليات على التركيب الجيني لمجموعات الكائنات الحية من نفس النوع - عملية التطور.

الطريقة الوحيدة لبناء خلية هي تقسيم الخلية الموجودة إلى خليتين. نظرًا لأن الجينوم (التسلسل الكامل للحمض النووي) هو جزء أساسي من الخلية ، فمن الضروري تكرار الحمض النووي قبل انقسام الخلية.

في الخلايا حقيقية النواة ، الكروموسومات هي هياكل تتكون في الغالب من الحمض النووي والبروتين. الحمض النووي عبارة عن جزيء طويل يشبه السلسلة مزدوج الشريطة. يتم لف بعض أجزاء الحمض النووي بشكل دائم وتغطيتها ببروتينات واقية لمنع تعبير الحمض النووي (النسخ). يمكن تفكيك الأجزاء الأخرى بحيث يمكن إجراء النسخ.

يختلف عدد الكروموسومات باختلاف الأنواع. تمتلك الخلايا البشرية 23 زوجًا من الكروموسومات. قبل الانقسام الخلوي ، يتكاثر كل كروموسوم لإنتاج كروموسومين شقيقين متطابقين - ينزل كل منهما في النهاية في إحدى الخلايا الوليدة.

تعد عملية تكرار الحمض النووي - الطريقة التي تتكرر بها كل شفرة الحمض النووي للخلية الأم وتنتقل نسخة واحدة إلى كل خلية ابنة - أهم جانب في انقسام الخلية. تم وصفه بشكل رائع في النشرة الخاصة بك وتم تصويره في الرسوم المتحركة. تنقسم عضيات الخلية الأخرى أيضًا إلى خليتين ابنتيتين. بمجرد انتهاء عملية تكرار الحمض النووي ، يتم بناء الجزء الجديد من غشاء الخلية الذي يقسم الخلية ويقسم كل المواد الجينية إلى جزأين خلويين ، مما يؤدي إلى انقسام الخلية إلى خليتين.

الانقسام الاختزالي هو حالة خاصة من انقسام الخلايا. بينما يؤدي الانقسام الفتيلي إلى انقسام جميع أنواع الخلايا في الجسم ، يؤدي الانقسام الاختزالي إلى تكوين الخلايا الجنسية - الأمشاج: البويضات والحيوانات المنوية. الانقسام المتساوي هو عملية من خطوة واحدة: تنقسم الخلية الواحدة إلى خليتين. الانقسام الاختزالي هو عملية من خطوتين: تنقسم خلية واحدة إلى خليتين ، ثم تنقسم كل ابنة على الفور مرة أخرى إلى خليتين ، مما ينتج عنه أربع خلايا حفيدة.

تحتوي كل خلية في الجسم على نسختين من الحمض النووي بالكامل - نسخة واحدة وردت من الأم والأخرى من الأب. سيؤدي الإخصاب (اندماج البويضة والحيوان المنوي) إلى مضاعفة عدد الكروموسوم في كل جيل إذا كانت البويضة والحيوانات المنوية تحتوي على نسخة مكررة. يضمن الانقسام الاختزالي أن الأمشاج تحتوي على نسخة واحدة فقط من الجينوم - مزيج من تسلسل الأم والأب. تسمى هذه الخلية خلية أحادية العدد.

بمجرد اندماج البويضة والحيوانات المنوية ، تحتوي البويضة الملقحة الناتجة (البويضة المخصبة) مرة أخرى على جرعة مضاعفة من الحمض النووي وتسمى الخلية ثنائية الصبغيات. وهكذا ترث اللاقحة الناتجة المادة الوراثية من الأب والأم. جميع الخلايا في الجسم باستثناء الأمشاج ثنائية الصبغيات. ينتج عن التكاثر الجنسي ذرية مختلفة وراثيًا عن أي من الوالدين.

يعد تكرار الحمض النووي عملية معقدة لتكرار الحمض النووي التي تنطوي على العديد من الإنزيمات. إنها العملية الأولى والأكثر أهمية في انقسام الخلايا. يرجى قراءة النشرة (فطور الأبطال يؤدي إلى تكرار بواسطة David Ng) لتقدير مدى تعقيد العملية ، لكنك لست بحاجة إلى حفظ أي من الإنزيمات في الاختبارات. أيضًا ، سيساعدك فهم العملية إذا شاهدت هذه الرسوم المتحركة.


خطوة التطوير 1: الإخصاب

الإخصاب هو العملية التي يندمج فيها حيوان منوي فردي مع بويضة أحادية العدد لتشكيل زيجوت. تمتلك كل من الحيوانات المنوية وخلايا البويضات ميزات محددة تجعل هذه العملية ممكنة:

البيضة هي أكبر خلية تنتج في معظم أنواع الحيوانات. خلية البويضة البشرية أكبر بنحو 16 مرة من خلية الحيوانات المنوية البشرية. يحتوي بيض الأنواع المختلفة على كميات متفاوتة من صفار البيضوالمغذيات لدعم نمو الجنين النامي. البيضة محاطة ب طبقة جيليتتكون من بروتينات سكرية (بروتينات تلتصق بها سكريات) ، والتي تطلق عوامل كيميائية خاصة بالأنواع (عوامل جذب كيميائية) توجه الحيوانات المنوية إلى البويضة. في الثدييات ، تسمى هذه الطبقة المنطقة بلوسيدا . في الثدييات المشيمية ، تحيط طبقة من الخلايا الجرابية بالمنطقة الشفافة. يتم فصل طبقة المنطقة الشفافة / الهلام عن البويضة بواسطة غشاء يسمى مغلف زجاجي، وهو خارج غشاء البلازما للخلية & # 8217s. يوجد أسفل غشاء البلازما الخاص بالبيض حبيبات قشرية، حويصلات تحتوي على إنزيمات تعمل على تحطيم البروتينات التي تحمل غلاف الفيتالين حول غشاء البلازما عند حدوث الإخصاب (المزيد حول هذا أدناه).

خلية بيضة ثديية معممة. بقلم Mia Nicolacoudis & # 8211 العمل الخاص ، CC BY 4.0 ، https://commons.wikimedia.org/w/index.php؟curid=69615546

الحيوانات المنوية هي واحدة من أصغر الخلايا التي تنتج في معظم الأنواع الحيوانية. يتكون الحيوان المنوي من رأس يحتوي على حمض نووي مضغوط بإحكام ، وذيل سوطي للسباحة ، والعديد من الميتوكوندريا لتوفير القوة لحركة الحيوانات المنوية. يحتوي الغشاء البلازمي للحيوان المنوي على بروتينات تسمى بندين، وهي بروتينات خاصة بالأنواع تتعرف على المستقبلات الموجودة على غشاء بلازما البيض وترتبط بها. بالإضافة إلى النواة ، يحتوي رأس الحيوانات المنوية أيضًا على عضية تسمى طولي، الذي يحتوي على إنزيمات هضمية تعمل على تحلل طبقة الهلام / المنطقة الشفافة للسماح للحيوانات المنوية بالوصول إلى غشاء بلازما البيض.

بواسطة OpenStax College & # 8211 علم التشريح وعلم وظائف الأعضاء ، موقع ويب Connexions. http://cnx.org/content/col11496/1.6/ ، 19 يونيو 2013. CC BY 3.0 ، https://commons.wikimedia.org/w/index.php؟curid=30132983

للتأكد من أن النسل يحتوي فقط على مجموعة ثنائية الصبغيات كاملة من الكروموسومات ، يمكن لحيوان منوي واحد فقط أن يندمج مع بويضة واحدة. اندماج أكثر من حيوان منوي مع بويضة ، أو متعدد النطاف، غير متوافق وراثيا مع الحياة وينتج عنه موت اللاقحة. هناك آليتان تمنع تعدد النطاف: & # 8220fast block & # 8221 to polyspermy and & # 8220s slow block & # 8221 polyspermy. هذه وغيرها من خطوات الإخصاب موصوفة هنا:

  1. تنجذب الحيوانات المنوية إلى طبقة الهلام / المنطقة الشفافة وتتصل بها.
  2. التفاعلات بين المستقبلات على خلية الحيوانات المنوية والبروتينات السكرية على خلية البويضة تبدأ تفاعل أكروسوم. يتم إطلاق الإنزيمات الهاضمة من الأكروسوم ، وهي تدمر طبقة الهلام / المنطقة الشفافة مما يخلق مسارًا للحيوانات المنوية للاقتراب من البويضة.
  3. تصل الحيوانات المنوية إلى غشاء بلازما البويضة وتندمج أغشية بلازما الحيوانات المنوية والبويضة. هذا التفاعل بوساطة الحيوانات المنوية بندين البروتينات ، التي ترتبط ببروتينات مستقبلات الارتباط على غشاء بلازما البيض. هذا التفاعل خاص بالأنواع ، مع وجود إصدارات مختلفة قليلاً من بروتين bindin وبروتينات مستقبلات bindin في كل الأنواع المختلفة.
  4. يبدأ اندماج الحيوانات المنوية وأغشية البويضات في إزالة الاستقطاب الكهربائي لغشاء بلازما البويضة بالكامل ، بشكل مؤقت (لمدة 10-20 ثانية) مما يمنع أي حيوان منوي آخر من الاندماج مع غشاء بلازما البيض. إزالة الاستقطاب من الغشاء ، بوساطة تدفق أيونات الصوديوم ، هو كتلة سريعة لتعدد النطاف.
  5. يؤدي إزالة الاستقطاب من الغشاء إلى عبور موجة الكالسيوم تم إطلاقه عبر غشاء البلازما.
  6. تبدأ موجة الكالسيوم رد فعل قشري في البيضة: حبيبات قشرية تندمج مع غشاء بلازما البيض ، وتطلق إنزيمات الجهاز الهضمي التي تعمل على تحلل بروتينات مستقبلات بيندين التي تعمل كمواقع لرسو الحيوانات المنوية ، والبروتينات التي تحافظ على طبقة فيتالينات ضد غشاء البلازما.
  7. ينتج عن التفاعل القشري رفع طبقة فيتالينات البيض بعيدًا عن غشاء بلازما البيض ، لتكوين مغلف الإخصاب. غلاف الإخصاب هو حاجز يمنع وصول الحيوانات المنوية الإضافية إلى البويضة ، وهو كتلة بطيئة إلى polyspermy.
  8. هذه الأحداث تتوج في تنشيط البيض، مما يجعل البويضة تدرك أن الإخصاب قد حدث وأدى إلى بدء النمو.

بواسطة LadyofHats. & # 8211 لقد صنعت هذا الرسم البياني بنفسي باستخدام المخططات على: [1] و [2] و [3]. لقد استخدمت Adobe Illustrator للقيام بذلك بما في ذلك بيانات pgf ، وأنا أقوم بتحريرها في المجال العام. LadyofHats. ، المجال العام ، https://commons.wikimedia.org/w/index.php؟curid=696998

ويوضح هذا الفيديو ما يحدث في بيض قنفذ البحر بعد الإخصاب مباشرة ، بما في ذلك موجة الكالسيوم التي تبدأ التفاعل القشري:


الانقسام الاختزالي ، شمياس

في منشور سابق ، ذكرت في تمرير أن AncestryDNA & # 8217s Match White Paper (31 March 2016) أساء استخدام الكلمة الانقسام الاختزالي في الشكل 5.2. كان من شأن التفسير الكامل أن يصرف الانتباه عن النقاط التي كنت أرغب في إبداءها في ذلك الوقت ، ولكن سألنا عدد قليل من القراء المخضرمين عنها ، لذلك اعتقدت أنني & # 8217d كرست منشورًا لشرح نفسي. دافعي الخفي ، كما هو الحال دائمًا ، هو تدريس علم الأحياء بطريقة تساعد في علم الأنساب الجيني.

الانقسام الاختزالي

أولاً ، ماذا يفعل الانقسام الاختزالي (صيغة الجمع هي الانقسام الاختزالي) يقصد؟ الانقسام الاختزالي هو مصطلح علمي لنوع خاص من انقسام الخلايا يحدث لتكوين البويضات أو الحيوانات المنوية (المعروفة أيضًا باسم الأمشاج) في جسم أحد الوالدين & # 8217s. ينتج عن الانقسام الاختزالي أن تحصل خلية مشيجية على نصف الحمض النووي للوالد ، حيث تحتوي الخلايا الأم و # 8217 على نسختين من كل كروموسوم - 22 جسمًا جسميًا في المجموع (بالإضافة إلى اثنين من الكروموسومات الجنسية) - بينما تحتوي الأمشاج على نسخة واحدة فقط من كل جسم جسمي (بالإضافة إلى كروموسوم جنسي واحد) ). عندما يندمج الأب & # 8217s الحيوانات المنوية مع بيضة الأم & # 8217s ، يتم استعادة النسل إلى مجموعة كاملة من الحمض النووي: 22 زوجًا من الجسيمات الذاتية بالإضافة إلى اثنين من الكروموسومات الجنسية.

تتضمن العلاقة بين الأم وطفلها حدثًا واحدًا للانقسام الاختزالي ، وهو الحدث الذي شكل البيضة التي صنعت الطفل. الشيء نفسه ينطبق على العلاقة بين الأب والطفل: انقسام واحد لإنتاج خلية الحيوانات المنوية. يتضمن ذلك بين الجد والحفيد اثنين من الانقسام الاختزالي (أحدهما في الجد والآخر في الوالد). وبالمثل ، يتم فصل نصف الأشقاء عن طريق اثنين من الانقسام الاختزالي ، أحدهما في الوالد المشترك لإنتاج الطفل الأول ، والثاني في نفس الوالد لإنتاج الطفل الثاني.

هذا هو المكان الذي يسيء فيه AncestryDNA استخدام المصطلح. في شكلهم ، قاموا بتسمية المجموعة التي تضم أنصاف أشقاء وأجداد / أحفاد (الغابة الخضراء في الشكل) على أنها ثلاثة انقسام ، وليس اثنين.

يصنف AncestryDNA الأشقاء الكاملين على أنهم مفصولون بنوعين من الانقسام الاختزالي ، ولكن هذه ليست الطريقة الصحيحة للنظر إليها. أنهم نكون مفصولة بنوعين من الانقسام الاختزالي من خلال أحد الوالدين ، ولكن يتم فصلهما أيضًا عن طريق اثنين من الانقسام الاختزالي من خلال الوالد الآخر. هذا & # 8217t مكافئ لمجموعتي meioses ، كما أنه ليس هو نفسه 2 × 2 meioses ، أو 2 + 2 meioses ، أو حتى 2 2 meioses. لا ينطبق عدد بسيط من الأحداث الانتصافية & # 8217t. بشكل أساسي ، الأشقاء الكاملون مرتبطون مرتين أكثر من كونهم نصف أشقاء.

(أنا متأكد من أن AncestryDNA قد اتخذت قرارًا واعيًا لمحاولة تسهيل فهم المفهوم للمبتدئين بدلاً من الخطأ بسبب الجهل. لسوء الحظ ، في القيام بذلك ، استخدموا المصطلح بشكل غير صحيح.)

تقفز فوق. أو تجاوزت

لا يؤدي الانقسام الاختزالي إلى خفض عدد الكروموسومات في الأمشاج إلى النصف. كما أنه يُنشئ المقاطع التي نستخدمها في علم الأنساب الجيني. ببساطة ، أزواج الكروموسومات التي ورثناها من آبائنا تصطف مع بعضها البعض وتتبادل البتات - حرفيًا - قبل انقسام الخلية. هذه العملية تسمى تقفز فوق. أو تجاوزت. هذا يعني أن نسخة الكروموسوم 1 التي نقلتها إلى ابنتي لم تكن نسخة طبق الأصل من تلك التي ورثتها من والدتي أو أبي ، بل كانت مزيجًا عشوائيًا من الاثنين. (الأمر نفسه ينطبق على الكروموسومات الأخرى التي أعطيتها لابنتي.) يمكنك & # 8217t أن تخبرني عندما تقارن ابنتي بي - نحن نصف متطابقين عبر الكروموسوم بأكمله ، كما هو موضح باللون الأصفر في مقارنة GEDmatch أدناه.

لكنك علبة أقول عندما تقارن ابنتي بوالدي. في بعض المقاطع ، تتطابق مع والدتي وفي أجزاء أخرى ، تتطابق مع والدي. النقاط التي يتم فيها تبديل المطابقة بينهما هي المكان الذي حدث فيه العبور عندما صنع جسدي البيضة التي خلقتها.

عندما يكون لديها أطفال ، سيحدث العبور مرة أخرى لتفريق بعض الأجزاء التي تشاركها مع والدي. على سبيل المثال ، سيشارك طفلها شرائح أقل وأصغر مع والدتي (الجدة الكبرى للطفل و # 8217).

العلاقات اللاإرادية: حالة خاصة

حقيقة أن الأجزاء المشتركة ، في المتوسط ​​، تصبح أصغر مع كل حدث انتصافي لها نتيجة مثيرة للاهتمام للعلاقات غير الرسمية (العمة / العم / ابنة الأخت / ابن الأخ). يتم فصل العمة / العم الكامل بثلاثة ميوسات. ومع ذلك ، من المتوقع أن يتشاركوا نفس الكمية من الحمض النووي مثل الجد أو نصف الأخ ، الذي يفصل بينهما انقسامان. والسبب في مشاركتهم في هذا النطاق الأقرب هو أن العمة / العم هو قريب مزدوج (أي ، نصف عم / عم مزدوج). بناءً على المقدار الإجمالي للحمض النووي المشترك ، يمكننا & # 8217t معرفة الفرق بين العمة / العم والجد أو الأخ غير الشقيق ، ولكن الجولة الإضافية للانقسام الاختزالي في علاقة أفونكيولار تعني أن الأجزاء المشتركة ستكون أصغر ، في المتوسط.

كجزء من دراسة أكبر ، قام علماء من 23andMe بمحاكاة أعداد وأحجام المقاطع المشتركة في علاقات مختلفة لإنتاج هذا الرسم البياني الأنيق (الشكل 3 أ).

على ال x المحور (يسار - يمين) ، رسموا الكمية الإجمالية للحمض النووي المشترك لكل زوج من الأقارب المحاكاة ، وعلى ذ المحور (من أعلى إلى أسفل) ، قاموا برسم عدد المقاطع المشتركة. نتائج العلاقات غير الرسمية (باللون الأصفر) مقارنة مع الجد - الحفيد (باللون البرتقالي) هي بالضبط ما نتوقعه & # 8217d: يتشارك العم / العم تقريبًا نفس المقدار من إجمالي الحمض النووي مثل الأجداد (مرسوم على x المحور) ولكن مع المزيد من الأجزاء (ملف ذ محور). إذا تم توزيع نفس الكمية من الحمض النووي على المزيد من الأجزاء ، فيجب أن تكون هذه الأجزاء أصغر ، وهو ما توقعناه بناءً على عدد أكبر من الانقسام الاختزالي. على الرغم من وجود منطقة صغيرة من التداخل بين الدوائر الصفراء والبرتقالية على الرسم البياني ، في معظم الحالات ، يجب أن نكون قادرين على تمييز العمة / العم عن هذين الاحتمالين الآخرين. من المرجح أن يكون التطابق الذي يتشارك ما بين 1550 سم و 2000 سم من الحمض النووي خالة / عمًا إذا كان هناك أكثر من 35 قطعة وعلى الأرجح جد / طفل أو شقيق نصف إذا كان هناك أقل من 30 قطعة.


غالبًا ما يوجد الحمض النووي للذكور في أدمغة النساء. حيث أنها لا تأتي من؟

هل تحتفظ النساء بالحمض النووي لكل رجل سبق لهن النوم معه؟ ظهر في الأصل على Quora: المكان المناسب لاكتساب المعرفة ومشاركتها ، وتمكين الناس من التعلم من الآخرين وفهم العالم بشكل أفضل.

إجابة سوزان سعد الدين ، دكتوراه. في علم الأحياء التطوري ، على Quora:

هل تحتفظ النساء بالحمض النووي لكل رجل سبق لهن النوم معه؟ لا. يأتي هذا الادعاء من مقال كليكبيت السخيف على YourNewsWire والذي لن أعطي المزيد من الأكسجين عن طريق الربط. تشير تلك المقالة إلى هذه الدراسة ، التي وجدت خلايا ذكور في 37 من 59 أدمغة نسائية تمت دراستها (63٪).

من أين أتت الخلايا؟ التفسير الأكثر احتمالا هو الحمل. أثناء الانغراس ، تتم برمجة الخلايا الجنينية لتنقسم بسرعة كبيرة وتغزو مجرى دم الأم. في بعض الأحيان ، يمكنهم تكوين مجموعات سكانية في أجزاء أخرى من جسدها تبقى على قيد الحياة لبقية حياتها.

لكن انتظر! أظهرت دراسة أخرى أن عددًا قليلاً من النساء كان لديهن خلايا ذكورية ، على الرغم من أنهن (على حد علمهن) لم يحملن مطلقًا. بناءً على ذلك ، قام مؤلفو مقال YourNewsWire بقفزة هائلة للادعاء بأن هذه الخلايا يجب أن تكون الحيوانات المنوية تم جمعها من شركاء الجنس.

الآن ، فكر في الحيوانات المنوية. إنها أحادية العدد لا يمكنها أن تعمل مثل الخلايا البشرية الطبيعية. إنهم متخصصون للغاية ، وقد تطوروا فقط للتنافس للوصول إلى البيضة. لا تعيش أكثر من بضعة أيام ، حتى في قناة البيض التي تطورت لتخزينها. و الاهم من ذلك، لا يمكنهم أن يقسموا.

لذا لا ، لا تحتفظ النساء بالحيوانات المنوية للرجال مدى الحياة. هذا مجرد سخيف.

لماذا بعض النساء اللواتي لم يحملن قط لا يزال لديهن خلايا ذكورية؟ على الأرجح هم كان كنت حاملاً ، لم يعرفوا ذلك. يُعتقد أن حوالي نصف حالات الحمل تنتهي بالإجهاض التلقائي ، غالبًا قبل اكتشافها.

هناك أيضًا مصدران آخران معقولان لهذه الخلايا: (1) تم دمج خلايا من أخ أكبر تم الاحتفاظ بها في أم المرأة من قبل المرأة عندما كانت تنمو في الرحم أو (2) خلايا من توأم ذكر كان موجودًا. يمتص قبل الولادة.

إنه بعيد المستطاع تلك المرأة قد أحيانًا تحتفظ ببعض الخلايا غير المنوية من شركاء ذكور ، نظرًا لأن ذلك لم يتم دراسته مطلقًا وعلم الأحياء غريب. ولكن لا يوجد سبب حاليًا للاعتقاد بأن هذا صحيح ، وهناك أسباب عديدة للاعتقاد بأنه ليس كذلك. بالنسبة للمبتدئين ، فإن الجهاز التناسلي الأنثوي هو في الواقع مكان غير مألوف بشكل فظيع لبدء مستعمرة خلوية جديدة. إذا لم يكن الأمر كذلك ، فسيكون لديك أجنة تنمو في كل مكان ، ويكون الحمل خارج الرحم كذلك هل حقا اخبار سيئة.

من المرجح أن "تلتقط" خلايا شخص آخر في جرح مفتوح ، ولكن هذا أيضًا نادر للغاية (على سبيل المثال حالة الجراح الذي أصيب بالسرطان بعد قطع يده أثناء الجراحة لمريض السرطان). السرطانات هي سرطانات لأنها تتكاثر بقوة - في الواقع ، غالبًا ما تستخدم نفس البنية الجينية مثل الأجنة. ومع ذلك ، فإننا لا نقلق بشكل عام بشأن الإصابة بالسرطان ، لأن دفاعاتنا المناعية تقضي بسرعة على الخلايا الغريبة. من المفترض أن تكون فرصة تكاثر الخلايا الذكرية الطبيعية في الجهاز التناسلي أقل بكثير.

ظهر هذا السؤال في الأصل على موقع Quora - المكان المناسب لاكتساب المعرفة ومشاركتها ، وتمكين الناس من التعلم من الآخرين وفهم العالم بشكل أفضل. يمكنك متابعة Quora على Twitter و Facebook و Google+. المزيد من الأسئلة:


هل تحتوي خلايا الحيوانات المنوية / البويضات على DNA أو RNA؟

أفهم أن جميع خلايانا تقريبًا ثنائية الصبغيات وتحتوي على أزواج من الكروموسومات ، ومع ذلك يتم تقسيم هذه الأزواج لتكوين خلايا تكاثر وبالتالي فهي أحادية العدد ، ولكن هل يعني هذا أنها تحتوي بعد ذلك على الحمض النووي الريبي؟

يحتوي كل حيوان منوي أو أمشاج بويضة على نواة ذات جينوم DNA أحادي الصيغة الصبغية. تندمج هذه النوى أثناء الإنبات لإنتاج زيجوت ثنائي الصبغة. يحتوي السيتوبلازم في كلا الخليتين على أشكال مختلفة من الحمض النووي الريبي ، لكن هذا الحمض النووي الريبي لا يشكل جينوم هذه الخلايا

فقط للإضافة إلى هذا: في حين أن الحمض النووي الريبي الخلوي للبويضة غير المخصبة لا يشكل تقنيًا جينوم الخلية (نظرًا لأن هذا هو في معظم الأحيان يعرف باسم الحمض النووي) ، فمن المعروف أن الحمض النووي الريبي الذي تساهم به الأم مهم للغاية بالنسبة للحالة الطبيعية. تطور الجنين. وفي بعض الأنواع (النوع الذي يمكنني التفكير فيه هو سمك الزرد) ، يكون الحمض النووي الريبي الأمومي مهمًا في الواقع لأنه في مراحل النمو الأولية للجنين لا يمكنه نسخ الحمض النووي الريبي الخاص به في البداية الأولية ، وهذا هو السبب في أن الحمض النووي الريبي الأمومي هو مهم جدا للتعبير الجيني / التنظيم.

أعتقد أنك قد تخلط بين المصطلح & quothaploid & quot مع & quotsingle-stranded & quot. كما قال nate1212 ، تحتوي الأمشاج على جينوم DNA أحادي الصيغة الصبغية. هذا يعني أن لديهم مجموعة واحدة من الكروموسومات بدلاً من المجموعتين الموجودتين في خلية جسدية ثنائية الصبغيات. لكن هذه الكروموسومات لا تزال تحتوي على دنا مزدوج الشريطة ، مكون من خيطين متكاملين مرتبطين من خلال الاقتران الأساسي.

لاحظ أنه على الرغم من أن الحمض النووي الريبي في حقيقيات النوى يكون أكثر شيوعًا أحادي الجديلة وأن الحمض النووي غالبًا ما يكون مزدوج الشريطة ، إلا أن هذا ليس التمييز المحدد بين الاثنين. في الواقع ، يمكن أن يتواجد كلا النوعين من الجزيئات في أشكال مختلفة. بعض الفيروسات ، على سبيل المثال ، لديها جينوم من الحمض النووي الريبي مزدوج الشريطة.


علاجات أفضل

إن أهم الآثار المترتبة على هذه النتائج مذهلة ، لأن الفهم الأفضل لكيفية انتقال الميتوكوندريا يمنحنا فرصة أفضل بكثير لتطوير علاجات لاضطرابات الميتوكوندريا. قد يكون من الممكن أيضًا تشجيع الميتوكوندريا التي تعمل بشكل صحيح على التكاثر داخل البويضة المخصبة على حساب البويضة المكسورة.

من المحتمل أن يكون أي علاج مثيرًا للجدل ، لأنه قد يتضمن التأثير على الحمض النووي لشخص ما بطريقة موروثة من قبل الأجيال اللاحقة. لكن العلاج الحالي الوحيد مثير للجدل بنفس القدر ويتضمن إدخال نواة من بويضة مخصبة في بويضة مانحة تحتوي على ميتوكوندريا طبيعية. غالبًا ما يوصف هذا بأنه ينتج "أطفالًا من ثلاثة آباء" ولا يُسمح به في معظم البلدان ، على الرغم من أن أول طفل من هذا القبيل ولد في أبريل 2016. لذا فإن التلاعب بالميتوكوندريا لدى الوالدين بدلاً من ذلك قد يُنظر إليه على أنه الأفضل.

عندما يتعلق الأمر باستخدامنا للحمض النووي للميتوكوندريا لدراسة التطور البشري والهجرة ، فإن ندرة الحالات التي حددتها الدراسة الجديدة تعني أنها لن تؤثر بشكل كبير على فهمنا في هذا المجال. ولكن إذا أشارت الأبحاث الإضافية إلى أن وراثة الحمض النووي للآباء أكثر شيوعًا ، فقد يحتاج فهمنا الكامل للهجرة البشرية إلى تعديل.


احصل على النشرة الإخبارية LUNCHTIME GENIUS اليومية

هل تريد أن تشعر بقليل من الذكاء أثناء تناولك لساندويتش؟ تصل رسالتنا الإخبارية اليومية في الوقت المناسب لتناول طعام الغداء ، حيث تقدم أكبر أخبار اليوم العلمية وأحدث ميزاتنا وأسئلة وأجوبة مذهلة ومقابلات ثاقبة. بالإضافة إلى مجلة مصغرة مجانية يمكنك تنزيلها والاحتفاظ بها.

شكرا! ابحث عن النشرة الإخبارية لـ Lunchtime Genius في بريدك الوارد قريبًا.

لديك بالفعل حساب لدينا؟ تسجيل الدخول لإدارة تفضيلات الرسائل الإخبارية الخاصة بك


يلتقي الحيوانات المنوية بالبيض: اكتشف البروتين الأساسي للإخصاب

اكتشف باحثون في معهد ويلكوم ترست سانجر بروتينات تفاعلية على سطح الحيوانات المنوية والبويضة ضرورية لبدء حياة الثدييات. توفر هذه البروتينات ، التي تسمح للحيوانات المنوية والبويضة بالتعرف على بعضهما البعض ، مسارات جديدة نحو علاجات الخصوبة المحسّنة وتطوير وسائل منع حمل جديدة.

يحدث الإخصاب عندما تتعرف البويضة والحيوان المنوي على بعضهما البعض ويلتحمان معًا لتكوين جنين. تم التعرف على بروتين Izumo المعروض على الحيوانات المنوية التي تتعرف على البويضة في عام 2005 من قبل باحثين يابانيين أطلقوا عليها اسم Izumo ، بعد مزار زواج ياباني ، لكن رفيقه على البويضة ظل لغزًا. هذا حتى الآن.

حدد الفريق بروتينًا واحدًا يقترن بـ Izumo وهو ضروري للتخصيب. سُمي البروتين جونو على اسم إلهة الخصوبة والزواج الرومانية.

يقول الدكتور جافين رايت ، كبير مؤلفي معهد سانجر: "لقد حللنا لغزًا قديمًا في علم الأحياء من خلال تحديد الجزيئات المعروضة على جميع الحيوانات المنوية والبويضة التي يجب أن ترتبط ببعضها البعض في لحظة الحمل". "بدون هذا التفاعل الأساسي ، لا يمكن أن يحدث الإخصاب. قد نكون قادرين على استخدام هذا الاكتشاف لتحسين علاجات الخصوبة وتطوير وسائل منع حمل جديدة."

ابتكر العلماء نسخة اصطناعية من بروتين Izumo واستخدموا ذلك لتحديد الشركاء الملزمين على سطح البويضة. باستخدام هذا النهج ، اكتشفوا أن Izumo على الحيوانات المنوية قد تفاعل مع Juno على سطح البويضة لبدء الإخصاب.

طور الفريق فئرانًا تفتقر إلى بروتين جونو على سطح بيضها. كانت هذه الفئران عقيمة ولم يندمج بيوضها مع الحيوانات المنوية الطبيعية ، مما يبرز أن بروتين جونو ضروري للخصوبة في إناث الفئران. وبنفس الطريقة ، فإن ذكور الفئران التي تفتقر إلى بروتين إيزومو تعاني أيضًا من العقم ، مما يبرز دورها الأساسي في خصوبة الذكور.

يقول الدكتور إنريكا بيانكي ، المؤلف الأول من معهد ويلكوم ترست سانجر: "إن الاقتران بين إيزومو وجونو هو أول تفاعل أساسي معروف للتعرف على البويضة والحيوانات المنوية في أي كائن حي". "ارتباط البروتينين ضعيف للغاية ، وهو ما يفسر على الأرجح سبب بقاء هذا الأمر لغزًا حتى الآن.

"قادنا العمل السابق في المختبر إلى توقع ضعف التفاعل ، ثم أدى ذلك إلى توجيه تصميم تجاربنا ، وبعد بذل الكثير من الجهد ، نجح الأمر في النهاية."

وجد الفريق أنه بعد خطوة الإخصاب الأولية ، هناك فقدان مفاجئ لبروتين جونو من سطح البويضة ، ليصبح غير قابل للكشف تقريبًا بعد 40 دقيقة فقط. قد يفسر هذا سبب توقف البويضة ، بمجرد تخصيبها بواسطة خلية الحيوانات المنوية الأولى ، عن قدرتها على التعرف على المزيد من الحيوانات المنوية. هذا يمنع تكوين الأجنة بأكثر من خلية منوية واحدة من شأنها أن تحتوي على عدد كبير جدًا من الكروموسومات وتموت.

يقوم الفريق الآن بفحص النساء المصابات بالعقم لفهم ما إذا كانت العيوب في مستقبلات جونو سببًا للعقم. If it is, then a simple genetic screening test could help inform the appropriate treatment for women struggling to conceive naturally by reducing the expense and stress often involved in assisted fertility treatments.


Click here to order our latest book, A Handy Guide to Ancestry and Relationship DNA Tests

Is there any way for a gay couple to have a child that is their own?

-A curious adult from California

Not right now, no. To have children, gay couples need to adopt or find a donor of the opposite sex.

But this doesn’t mean it will always be like this. At some point, perhaps in the next decade or two, it may be possible for two men or two women to have a baby together.

At first it might seem weird that we can’t do this right now, especially for two women. Seems like all we would need to do is combine two eggs instead of a sperm and an egg.

Combining two sperm wouldn’t work (there aren’t enough goodies in a sperm to sustain an embryo early on) but maybe you could add two sperm to an egg in which you have removed the DNA. You’d end up with a child with just a bit of the donor’s DNA but the fertilized egg would have the DNA of both dads.

Turns out neither approach will work. The DNA in a sperm is a bit different than the DNA in an egg (this is called imprinting). To successfully get an embryo going, you need to combine both differences. Two of the same kind of DNA simply won’t work.

A group in 2004 did manage to get two female mice to have a pup. But to do this, they had to tweak one mom’s DNA to make it more male-like. And it wasn’t terribly efficient—it took 457 tries to get a healthy pup. The procedures and the tweaks themselves (and the failure rate!) would be unacceptable in people so this way is out.

So we need to come up with a different way. This where stem cells might be the answer.

The idea would be to either take a man’s cells and turn them into egg cells or to take a woman’s cells and turn them into sperm cells. Now these lab created sperm could theoretically fertilize an egg and vice versa. A lab created egg could be fertilized by sperm.

To get from a man’s skin cell to a woman’s egg will not be easy. We will need to convert his cell into an embryonic stem cell and then coax that stem cell into an egg. And we have to hope that in this process, the man’s DNA loses its identity as male DNA and becomes female DNA. Of course we need to do the same sorts of things to coax a woman’s skin cell into a sperm cell.

We can definitely do the first part these days. It is the second part that still needs a lot of work.

Stem Cells From Skin Cells

Most cells are stuck being the same kind of cell. A heart cell can only make new heart cells, a liver cell new liver cells and so on.

This obviously makes it tricky to turn a skin cell into anything else except for a skin cell. That is why we need stem cells for our approach.

Stem cells can become a bunch of different cells with the most powerful being embryonic stem (ES) cells. They can literally become any other kind of cell.

Now if a woman wants to turn one of her cells into a sperm cell, she needs for her cell to be embryonic. And of course, she doesn’t have them because she isn’t an embryo anymore. Luckily, scientists are getting very good at turning regular cells into something called induced pluriopotent stem (iPS) cells which act very much like ES cells.

Back in 2007 scientists managed this amazing feat by adding four genes to a skin cell. This had some potential problems because it is relatively hard to do and these genes can sometimes cause cancer.

But now things may have gotten much easier. In a new study, scientists found that treating blood cells with a mild acid or just squeezing them caused them to switch to iPS cells.

This means we definitely have the tools to do the first part. We can take someone’s cells and reprogram them to being something pretty similar to an ES cell. Now the question is whether we can get them to change into sperm or egg cells.

Changing ES Cells into Sperm or Eggs

First off, no one has yet changed a man’s iPS cells into an egg or a woman’s into a sperm cell. But a lot of progress has been made in mice.

Scientists in Japan managed to turn a mouse’s skin cells into something called primordial germ cells (PGCs). These are the stem cells that go on to make either sperm or eggs.

These scientists then went on to turn their lab-created PGCs into sperm and eggs that worked. The sperm fertilized an egg that resulted in a healthy pup and the egg was fertilized with the same result. So with a bit of work (well, a lot of work), they had managed to at least partly to get to where we need to go.

Keep in mind that this isn’t what we need for same sex couples to have a child together. These scientists made sperm from male mice cells and eggs from female mice cells. We don’t know if they will be able to make sperm from females or eggs from males. And even if they do pull this off in mice, it does not mean we will be able to do something similar in people any time soon.

First off, the PGCs made this way are not exactly like natural PGCs. They are perfectly fine for laboratory use in mice but getting similar results for people probably wouldn’t be good enough. Lab stem cells need to pretty much be identical to natural ones.

Which brings us to the second problem, we are not mice. The signals needed to change a human iPS cell into a PGC are going to be different enough that scientists are going to need to do a lot of testing with human cells. Besides taking a long time, this brings up another problem—human embryos.

To test their progress with mice, these scientists went through a lot of mouse embryos until they hit on the right set of conditions. This would obviously be a problem in people. They are trying to get around this by doing work in monkeys and then trying people but still, at some point they’ll have to move to people.

And as if this isn’t enough, they actually didn’t turn the cells into sperm in a petri dish. What they did instead was put the cells into an infertile mouse and let nature make them. Seems an unlikely way to make them in people!

Also again, remember that they have not made eggs from a male mouse or sperm from a female mouse. We don’t know if that will work or if it does, if the sperm or eggs will work properly. The hope is that the process of turning a cell into an iPS cell will erase all that imprinting that makes male DNA male and female DNA female but no one knows if that will happen or not. The fact that the PGCs aren’t quite the same as their natural counterparts suggests that vestiges of the old maleness or femaleness still lingers in their DNA.

So the bottom line is that scientists have made huge strides in figuring out how to take adult mouse cells and turn them into sperm and eggs. At the very least, once they get this working in people, infertile males and females may be able to have babies. And who knows, they may even work it out so that same sex couples can have kids together.


شاهد الفيديو: Sperm DNA fragmentstion u0026 ICSI - تكسر الماده الوراثيه في راس الحيوان المنوي والحقن المجهري (كانون الثاني 2022).