Περιεχόμενο
- TL · DR (Πολύ μακρύ;
- Mitosis vs. Meiosis
- Τα 4 στάδια της μίτωσης
- Προφήτης: Η πυρηνική μεμβράνη διαλύεται
- Μεταφάση: Οι ίνες της ατράκτου συνδέονται με τα χρωμοσώματα
- Αναφορά: Όταν οι αδελφές χρωματοποιούνται ξεχωριστά
- Telophase: Νέα μορφή πυρηνικών μεμβρανών και διαίρεση κυττάρων
Όλα τα ζωντανά αντικείμενα αποτελούνται από κύτταρα. Κάποιοι έχουν μόνο ένα κύτταρο, όπως βακτήρια, αρχάδες και μερικά φυτά, μύκητες και άλλους μονοκύτταρους οργανισμούς. Πολλά ζωντανά είναι πολυκύτταρα, συμπεριλαμβανομένων όλων των ζώων και των περισσότερων φυτικών ειδών. Όλα τα είδη, ωστόσο, αρχίζουν τη ζωή ως ένα μόνο κύτταρο, ακόμη και οι άνθρωποι. Χωρίς τη διαίρεση κυττάρων, η ζωή δεν θα μπορούσε να υπάρξει. Οι οργανισμοί χρησιμοποιούν κυτταρική διαίρεση για να αναπαραχθούν και να αναπτυχθούν (εάν ο οργανισμός αποτελείται από περισσότερα από ένα κελί). Τα κύτταρα στο σώμα σας συχνά ή ετοιμάζονται να χωρίσουν. Μερικοί διαιρούν δεκάδες φορές κατά τη διάρκεια των κυτταρικών ζωών τους. Άλλα κελιά είναι μαζί σας όλη σας τη ζωή και η μόνη στιγμή που χωρίζουν είναι όταν ξεχωρίζονται πρώτα από άλλο κύτταρο.
Αν και τα κύτταρα έχουν διαφορετικούς ρυθμούς με τους οποίους χωρίζουν, η προσεκτικά χορογραφημένη ρουτίνα ανάπτυξης και κυτταρικής διαίρεσης είναι η ίδια από κύτταρο σε κύτταρο, είτε συμβαίνει σε ένα αναπτυσσόμενο ανθρώπινο έμβρυο είτε σε φοιτητή κολλεγίων που περιμένει ένα σπασμένο οστό για να θεραπεύσει ή ακόμα και σε πρόσφατα φυτευμένους σπόρους στον κήπο μόλις αρχίζει να φυτρώνει βλαστοί. Αυτή η συνεχώς επαναλαμβανόμενη ρουτίνα ονομάζεται κυτταρικός κύκλος και αποτελείται από δύο κύριες φάσεις: τη μεσαία φάση και τη μίτωση. Αυτά τα δύο στάδια περιλαμβάνουν διάφορα στάδια. Η μίτωση είναι η φάση του κυτταρικού κύκλου στην οποία το κύτταρο αντιγράφει τις γενετικές πληροφορίες και αντιγράφει τον πυρήνα, έτσι ώστε το κύτταρο μπορεί να χωριστεί σε δύο.
TL · DR (Πολύ μακρύ;
Ο κυτταρικός κύκλος είναι μια συνεχής, επαναλαμβανόμενη λειτουργία των ζωντανών κυττάρων στα οποία αναπτύσσονται και διαιρούνται. Η πρώτη φάση του κυτταρικού κύκλου είναι διαφασική, αποτελούμενη από τρία στάδια: φάση διαστήματος 1, φάση σύνθεσης και φάση διαστήματος 2. Η δεύτερη φάση είναι η μίτωση, η οποία έχει τέσσερα στάδια: προφάση, μεταφάση, αναφάση και τελοφάση. Κατά τη διάρκεια της μίτωσης, ο πυρήνας αναπαράγει το γενετικό του υλικό και διαιρείται, με αποτέλεσμα δύο ταυτόσημα θυγατρικά κύτταρα.
Mitosis vs. Meiosis
Οι άνθρωποι συγχέουν συχνά τους όρους μίτωση και μεΐωση. Είναι στενά συνδεδεμένοι όροι, καθώς και οι δύο έχουν να κάνουν με την κυτταρική διαίρεση, αλλά είναι επίσης διαφορετικές διαδικασίες, με θεμελιωδώς διαφορετικά αποτελέσματα. Είναι σημαντικό να γνωρίζετε τη διαφορά. Ο κυτταρικός κύκλος είναι η διαδικασία συνεχούς ανανέωσης με την οποία αναπτύσσονται τα κύτταρα ενός οργανισμού, προετοιμάζονται για διαίρεση, διαιρούν και αρχίζουν και πάλι. Η μίτωση είναι η φάση του κυτταρικού κύκλου στον οποίο διαιρούνται. Τα κελιά έχουν κάτι που ονομάζεται αριθμός πτηνών - αυτός είναι ο αριθμός των χρωμοσωμάτων σε ένα κελί. Αντιπροσωπεύεται από τη μεταβλητή Ν. Στους ανθρώπους, τα χρωμοσώματα ομαδοποιούνται σε ζεύγη, γεγονός που καθιστά ανθρώπινα κύτταρα (με εξαίρεση τα κύτταρα αναπαραγωγής) διπλοειδή ή 2Ν. Το Mitosis έχει ως αποτέλεσμα δύο θυγατρικά κύτταρα που είναι και τα δύο γενετικά πανομοιότυπα με το αρχικό κύτταρο, και και τα δύο έχουν έναν αριθμό 2N ploidy. Σε ορισμένα είδη, η μίτωση μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα θυγατρικά κύτταρα που είναι 4Ν ή 7Ν ή Ν, για παράδειγμα, αλλά θα έχουν πάντα τον ίδιο αριθμό πτηνών όπως το γονικό κύτταρο.
Η μεΐωση είναι μια ξεχωριστή διαδικασία κυτταρικής διαίρεσης σε είδη που εμπλέκονται στη σεξουαλική αναπαραγωγή. Χρησιμοποιείται για γαμετογένεση, που είναι το πώς το σώμα δημιουργεί γαμέτες ή σεξουαλικά κύτταρα. Στους ανθρώπους, αυτά τα κύτταρα είναι σπερματοζωάρια (σπέρμα) και ωάρια (αυγά). Ένα κύτταρο 2Ν υφίσταται μια σειρά βημάτων κυτταρικής διαίρεσης που είναι παρόμοια αλλά όχι τα ίδια με αυτά της μίττωσης προκειμένου να δημιουργηθούν θυγατρικά κύτταρα. Σε αμφότερες τη μίτωση και τη μείωση, η κυτταρική διαίρεση έχει ως αποτέλεσμα το γονικό κύτταρο να αντικαθίσταται από τα θυγατρικά κύτταρα. Σε αντίθεση με τη μίτωση, η μείοση έχει ως αποτέλεσμα τέσσερα θυγατρικά κύτταρα, όχι δύο, και δεν είναι πανομοιότυπα μεταξύ τους επειδή ανασυνθέτουν την γενετική τους πληροφορία. Επιπλέον, κάθε ένα από τα τέσσερα θυγατρικά κύτταρα έχει αριθμό πτηνών Ν.
Δεδομένου ότι πολλά είδη δεν είναι διπλοειδή στον τρόπο με τον οποίο είναι άνθρωποι, τα θυγατρικά κύτταρα γαμετών άλλων ειδών μπορεί να μην έχουν αριθμούς πτηνών του Ν, αλλά θα είναι μισοί ή απλοειδείς, ανεξάρτητα από τον αριθμό παρισιδίων του γονικού κελιού. Ο λόγος γι 'αυτό είναι επειδή κατά τη διάρκεια της σεξουαλικής αναπαραγωγής, ένας από αυτούς τους απλοειδείς γαμέτες θα συγχωνευθεί με ένα απλοειδές γαμέτα από ένα άτομο, συνήθως διαφορετικού φύλου, σχηματίζοντας ένα διπλοειδές ζύγω με ένα μοναδικό γονιδίωμα.Στον άνθρωπο, αυτό συμβαίνει όταν ένα σπερματοζωάριο συγχωνεύεται με ένα ωάριο, ξεκινώντας μια εγκυμοσύνη. Το προκύπτον ζυγωτό θα μεγαλώσει σε ένα έμβρυο και στη συνέχεια ένα έμβρυο και ο προκύπτων άνθρωπος που γεννιέται θα έχει διαφορετικό γενετικό κώδικα από οποιονδήποτε προηγουμένως, λόγω του γενετικού ανασυνδυασμού που συμβαίνει κατά τη διάρκεια της μείωσης. Μάθετε περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με τις ομοιότητες και τις διαφορές μεταξύ της μίτωσης και της μείωσης της κυτταρικής ανάπτυξης και της σεξουαλικής αναπαραγωγής.
Τα 4 στάδια της μίτωσης
Τα τέσσερα στάδια της μίτωσης είναι:
Είναι επίσης γνωστές ως φάσεις μίτωσης ή υποφάσεις μίτωσης. Μερικές φορές προστίθεται ένα στάδιο μεταξύ του πρώτου και του δεύτερου, που ονομάζεται prometaphase. Ανεξάρτητα από το πόσες περιγραφές περιγράφονται, οι διαιρέσεις είναι ανθρωπογενείς που δεν επηρεάζουν το τι συμβαίνει σε κυτταρικό επίπεδο. Οι επιστήμονες βρίσκουν αυτά τα στάδια χρήσιμα για την κατανόηση και την επικοινωνία μεταξύ τους σχετικά με τη μικροβιολογία. Στη φύση, ωστόσο, ο κυτταρικός κύκλος συμβαίνει ρευστά και συνεχώς, χωρίς παύσεις να σηματοδοτούν το τέλος της μεταφάσης και την αρχή της αναφάσης. Πριν ξεκινήσει η μίτωση, η ενδιάμεση φάση πρέπει να τερματιστεί. Η ενδιάμεση φάση είναι το μέρος του κυτταρικού κύκλου στο οποίο το κύτταρο αναπτύσσεται και εκτελεί τη δουλειά του, είτε πρόκειται για νευρικό κύτταρο, για κύτταρο λείου μυός ή κύτταρο αγγειακού ιστού σε στέλεχος φυτού. Υπάρχουν τρία στάδια ενδιάμεσης φάσης, και αυτά είναι:
Κατά τη διάρκεια των φάσεων χάσματος, το κύτταρο μεγαλώνει. Κατά τη διάρκεια της φάσης S, το κύτταρο συνεχίζει να εκτελεί τα καθημερινά του καθήκοντα, αλλά αντιγράφει και το DNA του. Αυτό σημαίνει ότι δημιουργεί ένα αντίγραφο του κάθε χρωμοσώματος στο γονιδίωμα του. Μέχρι το τέλος της φάσης S, υπάρχουν δύο φορές περισσότερα χρωμοσώματα στον πυρήνα. Κάθε ταυτόσημο αντίγραφο ενός χρωμοσώματος συνδέεται μαζί με κάτι που ονομάζεται κεντρομερές και τώρα ολόκληρο το ζεύγος ονομάζεται χρωμόσωμα, ενώ κάθε άτομο ονομάζεται αδελφή χρωματίτιδας. Θα παραμείνουν με αυτόν τον τρόπο μέχρι να περάσουν από τη μίτωση, η οποία αρχίζει στο τέλος της φάσης 2 του Gap.
Προφήτης: Η πυρηνική μεμβράνη διαλύεται
Το Prophase είναι το πρώτο και το μεγαλύτερο από τα τέσσερα στάδια της μίτωσης. Το Prophase διαρκεί περίπου 36 λεπτά για να ολοκληρωθεί σε ανθρώπινα κύτταρα. Τα Centrioles, τα οποία είναι κατασκευές από μικροσωληνάρια που βρίσκονται κοντά στον πυρήνα του κυττάρου, κινούνται στις αντίθετες πλευρές του κυττάρου. Τα κεντρώλια αποτελούν μέρος μεγαλύτερων δομών που ονομάζονται κεντροσώματα. Αργότερα, αυτά θα διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο στη διαίρεση του πυρήνα. Ο πυρηνικός φάκελος διαλύεται, αφήνοντας τα χρωμοσώματα να επιπλέουν ελεύθερα. Το DNA συμπυκνώνεται πολύ σφιχτά γύρω από τους κλώνους της χρωματίνης, κάνοντας τα χρωμοσώματα αρκετά ογκώδη ώστε να είναι ορατά κάτω από τα μικροσκόπια. Σε άλλες περιπτώσεις κατά τη διάρκεια του κυτταρικού κύκλου, δεν είναι ορατά. Αυτή η συμπύκνωση απλοποιεί τον πυρηνικό διαχωρισμό μόλις αρχίσουν να μετακινούνται τα χρωμοσώματα μέσα στο κύτταρο, σε μεταγενέστερα στάδια.
Μεταφάση: Οι ίνες της ατράκτου συνδέονται με τα χρωμοσώματα
Η μεταφάση είναι ένα σύντομο στάδιο, που διαρκεί μόνο τρία λεπτά. Κατά τη διάρκεια της μεταφλάσης, οι μικροσωληνίσκοι που αναπτύσσονται (αναδιπλασιάζονται) από τα κεντρόλια στους κυτταρικούς πόλους φθάνουν στα χρωμοσώματα. Αρχίζουν να συνδέονται με τα χρωμοσώματα. Συνδέονται με δέσμες πρωτεϊνών στα centromeres που ονομάζονται kinetochores. Οι μικροσωληνίσκοι ονομάζονται επίσης ίνες άκανθες. Υπάρχουν και άλλες ίνες άξονες που αναπτύσσονται από τα centrioles που δεν προσκολλώνται στα χρωμοσώματα, αλλά φθάνουν στις ίνες της ατράκτου που αναπτύσσονται από την αντίθετη πλευρά και συνδέονται μεταξύ τους. Οι ίνες της ατράκτου που προσκολλώνται στα χρωμοσώματα ονομάζονται μικροσωληνάρια kinetochore, ενώ εκείνες που συνδέονται μεταξύ τους ονομάζονται διπολικοί μικροσωληνίσκοι. Οι μικροσωληνίσκοι kinetochore ευθυγραμμίζουν τα χρωμοσώματα κατά μήκος ενός μεσαίου επιπέδου του κυττάρου που ονομάζεται πλάκα μετάφασης. Αυτή είναι μια φανταστική γραμμή που βρίσκεται στα μισά του δρόμου μεταξύ καθενός από τα centrioles στους πόλους κυττάρων. Τα χρωμοσώματα ευθυγραμμίζονται κατά μήκος αυτής της πλάκας για να προετοιμαστούν για το επόμενο βήμα. Μερικοί επιστήμονες σημειώνουν μια ενδιάμεση φάση πριν τη μεταφάση που ονομάζεται prometaphase, η οποία παίρνει μερικά χαρακτηριστικά της προφανούς και ορισμένα χαρακτηριστικά της μεταφάσης, ενώ πολλοί επιστήμονες δεν το κάνουν.
Αναφορά: Όταν οι αδελφές χρωματοποιούνται ξεχωριστά
Το τρίτο στάδιο της μίτωσης ονομάζεται αναφάση. Όπως η μεταφάση, διαρκεί μόνο τρία λεπτά. Η αναφάση αρχίζει μόνο όταν πληρούνται ορισμένες συνθήκες κατά τη διάρκεια της μεταφάσης. Κάθε χρωμόσωμα έχει ένα κεντρομερές πάνω του, συνδέοντας τα αδελφά chromatids μαζί. Κατά τη διάρκεια της μετάφασης, μία ίνα με ατράκτους που εκπέμπεται από κάθε κεντρόμετρο - οι άξονες στους αντίθετους πόλους της κυψέλης - πρέπει να συνδέεται με το κεντρομερές του χρωμοσώματος. Το κύτταρο δεν κινείται προς τα εμπρός σε αναφάση μέχρις ότου κάθε χρωμόσωμα να έχει δύο ίνες αξονίσκου συνδεδεμένες με αυτό. Εάν αμφότεροι οι άξονες σε οποιοδήποτε από τα χρωμοσώματα είναι από το ίδιο κεντρόσωμα, αυτό επίσης θα εμποδίσει το κύτταρο να προχωρήσει προς την αναφάση. Ο κυτταρικός κύκλος έχει πολλά σημεία ελέγχου για να διασφαλίσει ότι τα σφάλματα δεν συμβαίνουν, επειδή τα σφάλματα προκαλούν γενετικές μεταλλάξεις.
Κατά τη διάρκεια της μεταφάσης, κάθε μία από τις ίνες της ατράκτου προσαρτήθηκε στο κεντρομερές με τέτοιο τρόπο ώστε να στερεώνεται σε μια χρωματιστή αδελφή ή την άλλη. Κατά τη διάρκεια της αναφυγής, οι ίνες της ατράκτου συντομεύονται, γεγονός που προκαλεί το ξεχωριστό χρωματισμό των αδελφών και την απομάκρυνση μεταξύ τους προς τις αντίθετες πλευρές της κυψέλης. Όταν διαχωρίζονται, το κεντρομερές χωρίζει επίσης, το ένα μισό πηγαίνει με κάθε χρωματιστή αδελφή. Ο αριθμός πτηνών είναι πάντα ένας αριθμός των χρωμοσωμάτων που βρίσκονται στο κελί και ο αριθμός των χρωμοσωμάτων είναι πάντα ένας αριθμός των εκατοστών που βρίσκονται στο κελί. Όταν τα κεντρομερή χωρίστηκαν σε δύο, έγινε το δικό τους κεντρομερές, και αυτό σημαίνει ότι κάθε αδελφή χρωματίτιδα έγινε το δικό του χρωμόσωμα. Αυτό με τη σειρά του σημαίνει ότι ο αριθμός των πτηνών έχει διπλασιαστεί, προς το παρόν. Σε ένα ανθρώπινο σωματικό (μη αναπαραγωγικό) κύτταρο, όπου υπήρχαν 2Ν ή 46 χρωμοσώματα πριν, υπάρχουν τώρα 4Ν ή 92 χρωμοσώματα. Σαράντα έξι κινούνται στο ένα άκρο της κυψέλης και σαράντα έξι στο άλλο άκρο. Κατά τη διάρκεια της αναφάσεως, οι διπολικοί μικροσωληνίσκοι δουλεύουν επίσης για να σπρώξουν και να τραβήξουν το κελί έτσι ώστε να τεντωθεί και να γίνει επιμήκης. Αυτό διευρύνει την απόσταση μεταξύ των δύο κεντροσωμάτων.
Telophase: Νέα μορφή πυρηνικών μεμβρανών και διαίρεση κυττάρων
Η τελοφαίρεση είναι το τελικό από τα τέσσερα στάδια της μίτωσης και διαρκεί 18 λεπτά σε ανθρώπινα κύτταρα. Τα χρωμοσώματα τελειώνουν τη μετανάστευσή τους προς τους δύο πόλους του κυττάρου. Σε ένα ανθρώπινο κύτταρο, αυτό σημαίνει ότι υπάρχουν τώρα 46 χρωμοσώματα σε κάθε πόλο. Οι ίνες της ατράκτου που τράβηξαν τα χρωμοσώματα εκεί διαχέονται. Τα χρωμοσώματα ξεδιπλώνονται ξανά, ενώ ταυτόχρονα σχηματίζεται μια πυρηνική μεμβράνη γύρω από κάθε μια από τις δύο ομάδες. Αυτό σχηματίζει δύο νέους πυρήνες. Ταυτόχρονα, εμφανίζεται μια διαδικασία που ονομάζεται κυτταροκίνηση, η οποία διαιρεί το υπόλοιπο κύτταρο σε δύο ξεχωριστά θυγατρικά κύτταρα και επιστρέφει τον αριθμό πτηνολογίας από 4Ν σε 2Ν, δεδομένου ότι κάθε νέο κύτταρο θα έχει και πάλι τον ίδιο αριθμό χρωμοσωμάτων με το αρχικό γονικό κύτταρο 46 για ανθρώπινο κύτταρο).
Σε ζωικά κύτταρα, η κυτοκίνη συμβαίνει όταν σχηματίζεται ένας δακτύλιος νημάτων στο ίδιο σημείο όπου υπήρχε η πλάκα μετάφασης στο μέσον μεταξύ των δύο πόλων. Συσφίγγει το κελί, πιέζοντάς το προς τα μέσα στο κέντρο, μέχρις ότου σχηματίζεται μια αύλακα διάσπασης. Αυτό μοιάζει με μια κλεψύδρα, η σύνδεση της οποίας γίνεται ολοένα στενότερη μέχρι τα δύο σφαίρες να σπάσουν σε δύο ξεχωριστές σφαίρες. Στα φυτικά κύτταρα και σε άλλα κύτταρα με τοιχώματα των κυττάρων, η συσκευή Golgi συνθέτει κυστίδια που σχηματίζουν μια κυτταρική πλάκα κατά μήκος του ισημερινού του κυττάρου, η οποία βρίσκεται στο ίδιο σημείο με την πλάκα μετάφασης και όπου ο δακτύλιος του νήματος συστέλλει το κύτταρο σε ζωικά κύτταρα. Με τον καιρό, η κυτταρική πλάκα δεσμεύεται από μια κυτταρική μεμβράνη που είναι συνεχής με το τοίχωμα του κυττάρου. γίνεται λειτουργικά το ίδιο το κυτταρικό τοίχωμα, χωρίζοντας ένα νέο θυγατρικό κύτταρο από το άλλο, αμφότερα περιβάλλεται από τα αρχικά κυτταρικά τοιχώματα. Ανεξάρτητα από τον τύπο του κυττάρου, στο τέλος της τελοφώνας, το κύτταρο επιστρέφει στην αρχή του κυτταρικού κύκλου: ενδιάμεση φάση.