Περιεχόμενο
- TL · DR (Πολύ μακρύ;
- Προφήτης
- Μεταφάσης
- Ανάφαση
- Telophase
- Κυτοκίνη
- Ενδιάμεση φάση
- Τύποι κυττάρων
- Mitosis vs. Meiosis
- Γιατί διαιρούν τα κελιά
- Στάδια της Μίτσης
Κάθε ζωντανό πράγμα αποτελείται από κύτταρα. Κάθε άνθρωπος αρχίζει τη ζωή ως γονιμοποιημένο ανθρώπινο έμβρυο με ένα κύτταρο και από την ενηλικίωση έχει αναπτυχθεί σε πέντε τρισεκατομμύρια κύτταρα, χάρη σε μια διαδικασία κυτταρικής διαίρεσης που ονομάζεται μίτωση. Η μίτωση εμφανίζεται όποτε χρειάζονται νέα κύτταρα. Χωρίς αυτό, τα κύτταρα στο σώμα σας δεν θα μπορούσαν να αναπαραχθούν και η ζωή όπως ξέρετε δεν θα υπήρχε.
TL · DR (Πολύ μακρύ;
Η μίτωση είναι μια διαδικασία κυτταρικής διαίρεσης, όπου μια μεμονωμένη κυψέλη χωρίζεται σε δύο γενετικά πανομοιότυπα θυγατρικά κύτταρα.Τα πέντε στάδια της μίτωσης είναι ενδοφασική, προφασική, μεταφάση, αναφάση και τελοφαίρεση.
Προφήτης
Η μίτωση αρχίζει με προφάση, η οποία συμβαίνει μετά από ένα αρχικό προπαρασκευαστικό στάδιο, το οποίο συμβαίνει κατά τη διάρκεια της μεσαίας φάσης - μια φάση "ανάπαυσης" μεταξύ των διαιρέσεων κυττάρων.
Κατά τη διάρκεια της πρώιμης προφανούς φάσης, το κύτταρο αρχίζει να καταστρέφει ορισμένες δομές και να δημιουργεί άλλους, προετοιμάζοντας για τη διαίρεση των χρωμοσωμάτων. Τα διπλά χρωμοσώματα από την ενδοφασική συμπύκνωση, που σημαίνει ότι συμπιέζονται και σφικτά τυλίγονται. Ο πυρηνικός φάκελος διασπάται και σχηματίζεται μια συσκευή γνωστή ως μιτωτική άτρακτος στις άκρες της διαχωριστικής κυψέλης. Ο άξονας αποτελείται από ισχυρές πρωτεΐνες που ονομάζονται μικροσωληνίσκοι, οι οποίες αποτελούν μέρος του "σκελετού" των κυττάρων και οδηγούν τη διαίρεση του κυττάρου μέσω της επιμήκυνσης. Ο άξονας παρατείνεται σταδιακά κατά τη διάρκεια της προφανούς φάσης. Ο ρόλος του είναι να οργανώσει τα χρωμοσώματα και να τα μετακινήσει κατά τη διάρκεια της μίτωσης.
Προς το τέλος του προφανούς σταδίου, ο πυρηνικός φάκελος καταρρέει και οι μικροσωληνίσκοι φτάνουν από κάθε πόλο κυττάρων στον ισημερινό των κυττάρων. Kinetochores, εξειδικευμένες περιοχές στα centromeres των χρωμοσωμάτων - περιοχές του DNA όπου οι αδελφές chromatids είναι πιο στενά συνδεδεμένες - προσκολλώνται σε έναν τύπο μικροσωληνίσκου που ονομάζεται ίνες kinetochore. Αυτές οι ίνες αλληλεπιδρούν με τις πολικές ίνες της ατράκτου που συνδέουν τα κινετοχώρια με τις πολικές ίνες, γεγονός που ενθαρρύνει τα χρωμοσώματα να μεταναστεύσουν προς το κέντρο του κυττάρου. Αυτό το μέρος της διαδικασίας ονομάζεται μερικές φορές προμεταφλάση, επειδή συμβαίνει αμέσως πριν από τη μετάφαση.
Μεταφάσης
Στην αρχή της φάσης μεταφάσης, τα ζεύγη των συμπυκνωμένων χρωμοσωμάτων ευθυγραμμίζονται κατά μήκος του ισημερινού του επιμηκυμένου κυττάρου. Επειδή είναι συμπυκνωμένοι, μπορούν να κινούνται πιο εύκολα χωρίς να μπλέκονται.
Μερικοί βιολόγοι χωρίζουν στην πραγματικότητα τη μεταφάση σε δύο φάσεις: προμεταφλάση και αληθινή μεταφάση.
Κατά τη διάρκεια της προμεταφασης, η πυρηνική μεμβράνη εξαφανίζεται εντελώς. Στη συνέχεια αρχίζει η αληθινή μεταφάση. Σε ζωικά κύτταρα, τα δύο ζεύγη centrioles ευθυγραμμίζονται σε αντίθετους πόλους του κυττάρου και οι πολικές ίνες συνεχίζουν να εκτείνονται από τους πόλους στο κέντρο του κυττάρου. Τα χρωμοσώματα κινούνται με τυχαίο τρόπο μέχρι να προσκολληθούν, από τις δύο πλευρές των κεντρομερών τους, στις πολικές ίνες.
Τα χρωμοσώματα ευθυγραμμίζονται στην πλάκα μετάφασης υπό ορθές γωνίες με τους πόλους της ατράκτου και διατηρούνται εκεί με τις ίδιες δυνάμεις των πολικών ινών που ασκούν πίεση στα χρωματοσώματα των χρωμοσωμάτων. (Η πλάκα μεταφάσεων δεν είναι μια φυσική δομή - αυτός είναι απλώς ένας όρος για το επίπεδο όπου τα χρωμοσώματα ευθυγραμμίζονται.
Πριν από τη μετάβαση στο στάδιο αναφάσεως, το κύτταρο ελέγχει ότι όλα τα χρωμοσώματα ευρίσκονται στην πλάκα μετάφασης με τα kinetochores τους σωστά συνδεδεμένα με τους μικροσωληνίσκους. Αυτό είναι γνωστό ως το σημείο ελέγχου του άξονα. Αυτό το σημείο ελέγχου διασφαλίζει ότι τα ζεύγη χρωμοσωμάτων, που ονομάζονται επίσης χρωματιστά αδέρφια, κατανέμονται ομοιόμορφα μεταξύ των δύο θυγατρικών κυττάρων στο στάδιο αναφάσεων. Εάν ένα χρωμόσωμα δεν είναι σωστά ευθυγραμμισμένο ή συνδεδεμένο, το κελί θα σταματήσει τη διαίρεση μέχρι να επιλυθεί το πρόβλημα.
Σε σπάνιες περιπτώσεις, το κύτταρο δεν σταματάει τη διαίρεση, και γίνονται λάθη κατά τη διάρκεια της μίτωσης. Αυτό μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα μεταβολές του DNA, οι οποίες ενδέχεται να οδηγήσουν σε γενετικές διαταραχές.
Ανάφαση
Κατά τη διάρκεια της αναφάσεως, οι αδελφές χρωματοδιές έλκονται σε αντίθετους πόλους (άκρα) του επιμηκυμένου κυττάρου. Η πρωτεΐνη "κόλλα" που τα συγκρατεί μαζί διασπάται για να τους αφήσει να ξεφύγουν. Αυτό σημαίνει ότι διπλά αντίγραφα των κυττάρων DNA καταλήγουν σε κάθε πλευρά του κυττάρου και είναι έτοιμα να διαχωριστούν εντελώς. Κάθε χρωματιστή αδελφή είναι τώρα το δικό της "πλήρες" χρωμόσωμα. Τώρα ονομάζονται θυγατρικά χρωμοσώματα. Σε αυτό το στάδιο οι μικροσωληνίσκοι γίνονται συντομότεροι, γεγονός που επιτρέπει την έναρξη της διαδικασίας διαχωρισμού των κυττάρων.
Τα θυγατρικά χρωμοσώματα κινούνται μέσω του μηχανισμού του άξονα προκειμένου να φθάσουν τα κελί απέναντι από τους πόλους. Καθώς τα χρωμοσώματα πλησιάζουν τον πόλο, μετακινούν πρώτα το κεντρομερές και συντομεύουν τις ίνες kinetochore.
Για την προετοιμασία της τελοφάσης, οι δύο πόλοι κυττάρων κινούνται πιο μακριά. Με την ολοκλήρωση της αναφάσης, κάθε πόλος περιέχει μια πλήρη συλλογή χρωμοσωμάτων.
Στο σημείο αυτό αρχίζει η κυτταροκίνηση. Αυτός είναι ο διαχωρισμός του αρχικού κυτταροπλάσματος των κυττάρων και συνεχίζεται μέσω του τελοφάγου σταδίου.
Telophase
Στο στάδιο τελοφάσης, η κυτταρική διαίρεση είναι σχεδόν πλήρης. Ο πυρηνικός φάκελος, ο οποίος είχε προηγουμένως υποδιαιρεθεί για να επιτρέψει στα μικροσωληνάρια να έχουν πρόσβαση και να στρατολογήσουν τα χρωμοσώματα στον ισημερινό του διαιρούμενου κυττάρου, μεταμορφώνει ως δύο νέους πυρηνικούς φακέλους γύρω από τα διαχωρισμένα αδελφά χρώματα.
Οι πολικές ίνες συνεχίζουν να επιμηκύνουν και οι πυρήνες αρχίζουν να σχηματίζονται σε αντίθετους πόλους, δημιουργώντας πυρηνικούς φακέλους από τα υπόλοιπα τμήματα του πυρηνικού περιβλήματος των γονικών κυττάρων, συν τα μέρη του ενδομεμβρανικού συστήματος. Ο μιτωτικός άξονας χωρίζεται σε δομικά στοιχεία και σχηματίζονται δύο νέοι πυρήνες - ένας για κάθε σύνολο χρωμοσωμάτων. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, επανεμφανίζονται οι πυρηνικές μεμβράνες και οι πυρήνες και ανοίγουν οι χρωματοσίνες των χρωμοσωμάτων, επιστρέφοντας στην προηγούμενη μορφή τους.
Μετά την τελοφαίρεση, η μίτωση είναι σχεδόν πλήρης - τα γενετικά περιεχόμενα ενός κυττάρου έχουν κατανεμηθεί εξίσου σε δύο κύτταρα. Ωστόσο, η κυτταρική διαίρεση δεν είναι πλήρης μέχρι να λάβει χώρα η κυτταροκίνηση.
Κυτοκίνη
Η κυτοκίνη είναι η διαίρεση του κυτταροπλάσματος των κυττάρων, ξεκινώντας πριν τελειώσει η αναάση και ολοκληρώνοντας λίγο μετά το στάδιο τελοφάσης της μίτωσης.
Κατά τη διάρκεια της κυτοκίνησης σε ζωικά κύτταρα, ένας δακτύλιος πρωτεϊνών που ονομάζεται ακτίνη και μυοσίνη (οι ίδιες πρωτεΐνες που βρίσκονται στους μυς) πιέζουν το επίμηκες κύτταρο σε δύο ολοκαίνουργια κύτταρα. Μία δέσμη νηματίων κατασκευασμένη από μια πρωτεΐνη που ονομάζεται ακτίνη είναι υπεύθυνη για το τσίμπημα, δημιουργώντας μια πτυχή που ονομάζεται σχισμή διάσπασης.
Η διαδικασία είναι διαφορετική στα φυτικά κύτταρα επειδή έχουν κυτταρικό τοίχωμα και είναι πολύ άκαμπτα για να χωριστούν με αυτόν τον τρόπο. Στα φυτικά κύτταρα, μια δομή που ονομάζεται κυτταρική πλάκα σχηματίζεται κάτω από τη μέση του κυττάρου, χωρίζοντάς την σε δύο θυγατρικά κύτταρα που χωρίζονται από ένα νέο τοίχωμα.
Σε αυτό το σημείο, το κυτταρόπλασμα, το ρευστό στο οποίο λούζονται όλα τα κυτταρικά συστατικά, κατανέμεται εξίσου μεταξύ των δύο νέων θυγατρικών κυττάρων. Κάθε θυγατρικό κύτταρο είναι γενετικά ταυτόσημο, που περιέχει τον δικό του πυρήνα και ένα πλήρες αντίγραφο των οργανισμών DNA. Τα θυγατρικά κύτταρα ξεκινούν τώρα τη δική τους κυτταρική διαδικασία και μπορούν να επαναλάβουν τη διαδικασία της μίτωσης ανάλογα με το τι γίνονται.
Ενδιάμεση φάση
Σχεδόν το 80% της διάρκειας ζωής των κυττάρων δαπανάται στην ενδιάμεση φάση, η οποία αποτελεί το στάδιο μεταξύ των μιτωτικών κύκλων.
Κατά τη διάρκεια της ενδιάμεσης φάσης, δεν γίνεται διαίρεση, αλλά το κύτταρο υφίσταται περίοδο ανάπτυξης και προετοιμάζεται για διαίρεση. Τα κύτταρα περιέχουν πολλές πρωτεΐνες και δομές που ονομάζονται οργανίδια που πρέπει να αναπαράγονται κατά την προετοιμασία για διπλασιασμό. Το DNA των κυττάρων διπλασιάζεται κατά τη διάρκεια αυτής της φάσης, δημιουργώντας δύο αντίγραφα από κάθε κλώνο DNA που ονομάζεται χρωμόσωμα. Ένα χρωμόσωμα είναι ένα μόριο DNA που μεταφέρει ολόκληρη ή μέρος των κληρονομικών πληροφοριών ενός οργανισμού.
Η ίδια η ενδιάμεση φάση χωρίζεται σε διαφορετικές φάσεις: φάση G1, φάση S και φάση G2. Η φάση G1 είναι η περίοδος πριν από τη σύνθεση του DNA, κατά την οποία το κύτταρο αυξάνεται σε μέγεθος. Κατά τη διάρκεια των φάσεων G1, τα κύτταρα αναπτύσσονται και παρακολουθούν το περιβάλλον τους για να καθορίσουν εάν θα πρέπει να ξεκινήσουν έναν άλλο κύκλο κυτταρικής διαίρεσης.
Κατά τη διάρκεια της στενής φάσης S, το DNA συντίθεται. Αυτό ακολουθείται από τη φάση G2, όταν το κύτταρο συνθέτει πρωτεΐνες και συνεχίζει να αυξάνεται. Κατά τη διάρκεια της φάσης G2, τα κύτταρα ελέγχουν για να βεβαιωθείτε ότι η αναπαραγωγή του DNA ολοκληρώθηκε με επιτυχία και να κάνετε τις απαραίτητες επισκευές.
Όλοι οι επιστήμονες δεν ταξινομούν ως φάση μίτωσης διότι δεν είναι ένα ενεργό στάδιο. Ωστόσο, αυτό το προπαρασκευαστικό στάδιο είναι απαραίτητο πριν από οποιαδήποτε πραγματική διαίρεση κυττάρων.
Τύποι κυττάρων
Τα προκαρυωτικά κύτταρα, όπως τα βακτήρια, περνούν από έναν τύπο κυτταρικής διαίρεσης γνωστού ως δυαδική σχάση. Αυτό περιλαμβάνει την αντιγραφή των χρωμοσωμάτων των κυττάρων, τον διαχωρισμό του αντιγραμμένου DNA και τον διαχωρισμό του κυτταροπλάσματος γονικών κυττάρων. Η δυαδική σχάση δημιουργεί δύο νέα κελιά που είναι πανομοιότυπα με το αρχικό κελί.
Από την άλλη πλευρά, τα ευκαρυωτικά κύτταρα μπορούν να διαχωριστούν είτε μέσω μίτωσης είτε μείωσης. Η μίτωση είναι πιο συνηθισμένη διαδικασία, διότι μόνο τα σεξουαλικά αναπαραγωγικά ευκαρυωτικά κύτταρα μπορούν να περάσουν από τη μείωση. Όλα τα ευκαρυωτικά κύτταρα, ανεξαρτήτως μεγέθους ή κυτταρικού αριθμού, μπορούν να περάσουν από τη μίτωση. Τα κύτταρα ενός ζωντανού οργανισμού που δεν είναι αναπαραγωγικά κύτταρα ονομάζονται σωματικά κύτταρα και είναι σημαντικά για την επιβίωση των ευκαρυωτικών οργανισμών. Είναι ζωτικής σημασίας ο σωματικός γονέας και τα κοπάδια (κόρη) να μην διαφέρουν το ένα από το άλλο.
Mitosis vs. Meiosis
Τα κύτταρα διαιρούνται κατά τη διάρκεια της μίτωσης, παράγοντας διπλοειδή κύτταρα (κύτταρα που είναι ταυτόσημα μεταξύ τους) και το γονικό κύτταρο. Τα ανθρώπινα όντα είναι διπλοειδή, που σημαίνει ότι έχουν δύο αντίγραφα από κάθε χρωμόσωμα. Κληρονομούν ένα αντίγραφο από κάθε χρωμόσωμα από τη μητέρα τους, και ένα αντίγραφο από κάθε έναν από τον πατέρα τους. Η μίτωση χρησιμοποιείται για την ανάπτυξη, την επισκευή και την αναπαραγωγή των ασεξουαλικών φυτών.
Η μείωση είναι ένας άλλος τύπος κυτταρικής διαίρεσης, αλλά τα κύτταρα που παράγονται κατά τη διάρκεια της μείωσης είναι διαφορετικά από εκείνα που παράγονται κατά τη διάρκεια της μίτωσης.
Η μεΐωση χρησιμοποιείται για την παραγωγή αρσενικών και θηλυκών γαμετών, κυττάρων με το ήμισυ του κανονικού αριθμού χρωμοσωμάτων, τα οποία χρησιμοποιούνται μόνο για σεξουαλική αναπαραγωγή. Ένα κύτταρο ανθρώπινου σώματος περιέχει 46 χρωμοσώματα διατεταγμένα σε 23 ζεύγη. Οι γαμέτες είναι σπέρμα ή αυγά και περιέχουν μόνο 23 χρωμοσώματα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η μείρεση συχνά αποκαλείται διαίρεση μείωσης.
Η μεΐωση παράγει τέσσερα θυγατρικά κύτταρα. Αυτά είναι απλοειδή κύτταρα, που σημαίνει ότι περιέχουν το μισό αριθμό χρωμοσωμάτων ως αρχικό κύτταρο. Όταν τα σεξουαλικά κύτταρα ενώνονται κατά τη διάρκεια της γονιμοποίησης, αυτά τα απλοειδή κύτταρα γίνονται ένα διπλοειδές κύτταρο. Μάθετε περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με τις ομοιότητες και τις διαφορές μεταξύ της μίτωσης και της μείωσης της κυτταρικής ανάπτυξης και της σεξουαλικής αναπαραγωγής.
Γιατί διαιρούν τα κελιά
Όλοι οι οργανισμοί πρέπει να παράγουν γενετικά πανομοιότυπα θυγατρικά κύτταρα. Οι μονοκύτταροι οργανισμοί το κάνουν αυτό για να αναπαραχθούν. Κάθε ένα από τα παραγόμενα κύτταρα είναι ένας ξεχωριστός οργανισμός. Οι πολυκύτταροι οργανισμοί διαιρούν τα κύτταρα για τρεις λόγους: ανάπτυξη, επισκευή και αντικατάσταση.
Οι πολυκύτταροι οργανισμοί μπορούν να αναπτυχθούν με δύο τρόπους: αυξάνοντας το μέγεθος των κυττάρων τους ή αυξάνοντας τον αριθμό των κυττάρων. Αυτή η τελευταία επιλογή επιτυγχάνεται μέσω της μίτωσης.
Η μίτωση είναι ένα κρίσιμο κομμάτι ολόκληρου του κυτταρικού κύκλου επειδή αυτό είναι το σημείο στο οποίο ένα κύτταρο περνάει τις γενετικές του πληροφορίες στα θυγατρικά του κύτταρα. Η διαίρεση διασφαλίζει επίσης ότι τα νέα κύτταρα είναι διαθέσιμα ως αντικαταστάσεις όταν τα παλαιότερα κύτταρα εντός ενός οργανισμού πεθαίνουν.
Όταν τα κύτταρα είναι κατεστραμμένα, πρέπει να επισκευαστούν. Αντικαθίστανται από πανομοιότυπα κελιά ικανά να κάνουν ακριβώς την ίδια δουλειά.
Όλα τα κύτταρα πρέπει να αντικατασταθούν σε κάποιο σημείο της διάρκειας ζωής τους. Τα ερυθρά αιμοσφαίρια διαρκούν περίπου τρεις μήνες και τα κύτταρα του δέρματος ακόμη λιγότερα. Πανομοιότυπα κύτταρα συνεχίζουν την εργασία των κυττάρων που αντικαθιστούν.
Στάδια της Μίτσης
Η μίτωση παράγει δύο θυγατρικά κύτταρα με το ίδιο γενετικό υλικό. Είναι επίσης γενετικά ταυτόσημες με το γονικό κύτταρο. Το Mitosis έχει πέντε διαφορετικά στάδια: ενδοφασική, προφασική, μεταφάση, αναφάση και τελοφαίρεση. Η διαδικασία της κυτταρικής διαίρεσης ολοκληρώνεται μόνο μετά από κυτοκίνη, η οποία λαμβάνει χώρα κατά τη διάρκεια της αναφάσης και της τελοφάσης. Κάθε στάδιο της μίτωσης είναι απαραίτητο για την κυτταρική αναπαραγωγή και διαίρεση.