Ποιο συμβάν θα ακολουθήσει την αναπαραγωγή DNA σε έναν κύκλο κυττάρων;

Τα κύτταρα των ευκαρυωτικών οργανισμών, όπως οι άνθρωποι, διατηρούν τις γενετικές τους πληροφορίες σε χρωμοσώματα αποτελούμενα από δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ ή DNA, που βρίσκονται εντός ενός κυτταρικού πυρήνα. Τα κύτταρα υφίστανται εναλλασσόμενες περιόδους ανάπτυξης και διαίρεσης. Κατά τη διάρκεια της φάσης ανάπτυξης, ή της ενδιάμεσης φάσης, το κύτταρο αναπαράγει το DNA του. Το επόμενο γεγονός στον κυτταρικό κύκλο είναι η μίτωση ή η πυρηνική διαίρεση, ακολουθούμενη από κυτοκίνηση ή κυτταρική διαίρεση. Τα προκαρυωτικά κύτταρα όπως τα βακτήρια ακολουθούν μια απλούστερη διαδικασία κυτταρικής σχάσης.

Το DNA και ορισμένες πρωτεΐνες γνωστές ως ιστόνες σχηματίζουν τις χρωμοσωμικές δομές. Το DNA είναι διπλόκλωνο και σχηματίζει ένα σφιχτά κουλουριασμένο πακέτο με τη βοήθεια των ιστονών. Κατά τη διάρκεια της ενδιάμεσης φάσης, τα χρωμοσώματα χαλαρώνουν, δίνοντας στα ένζυμα αντιγραφής πρόσβαση για να δημιουργήσουν ένα νέο αντίγραφο κάθε χρωμοσώματος. Τα δίδυμα αντίγραφα, ή τα χρωματοειδή, ενώνονται από μια σφαιρική δομή πρωτεΐνης που ονομάζεται κεντρομερές, σχηματίζοντας το γνωστό σχήμα Χ των χρωμοσωμάτων. Η συμπύκνωση των χρωμοσωμάτων διπλού χρώματος σηματοδοτεί το τέλος της ενδιάμεσης φάσης και την έναρξη της μίτωσης.

Το πρώτο στάδιο της μίτωσης είναι η προπάση, στην οποία η πυρηνική μεμβράνη διαλύεται. Κατά τη διάρκεια της προφάσης, το κύτταρο δημιουργεί μικροσωληνίσκους συνδεδεμένους σε δύο οργανίδια που ονομάζονται κεντροσώματα, τα οποία μεταναστεύουν σε κάθε πλευρά του κυττάρου. Καθώς η προφάση εξελίσσεται σε μεταφάση, οι μικροσωληνίσκοι πλησιάζουν τα χρωμοσώματα. Μια κινετοχώρα που αποτελείται από βλαστάρια πρωτεΐνης από κάθε χρωματοειδές, σχηματίζοντας μια δομή στην οποία μπορούν να προσκολληθούν οι μικροσωληνίσκοι. Τα χρωμοσώματα ευθυγραμμίζονται στην πλάκα μεταφάσεων στο κέντρο του κυττάρου. Οι άνθρωποι έχουν 23 ζεύγη χρωμοσωμάτων, ένα ζεύγος μέλος από κάθε γονέα.

Στο τέλος της μεταφάσης, κάθε χρωματοειδές προσαρτάται σε έναν μικροσωλήνα αγκυρωμένο από ένα κεντρόσωμα. Το επόμενο στάδιο, η ανάφαση, ξεκινά όταν τα κεντρομερή διαλύονται, μετατρέποντας τα αδελφή χρωματοειδή σε θυγατρικά χρωμοσώματα. Το ανθρώπινο κύτταρο έχει προσωρινά 92 χρωμοσώματα σε αυτό το στάδιο και όχι το κανονικό 46. Τα κεντροσώματα τραβούν τους μικροσωληνίσκους με τα χρωμοσώματα σε έλξη προς κάθε πλευρά του κυττάρου, έτσι ώστε και οι δύο πλευρές να έχουν ένα πλήρες σύνολο γενετικού υλικού. Στην τελοφάση, οι πυρηνικές μεμβράνες επανεμφανίζονται, περικλείοντας κάθε σετ χρωμοσωμάτων. Τα χρωμοσώματα στη συνέχεια αρχίζουν να χαλαρώνουν από την σφιχτά κουλουριασμένη τους κατάσταση.

Καθώς τελειώνει η μίτωση, το κύτταρο αρχίζει να διαιρείται στο κέντρο του. Ένας δακτυλιοειδής δακτύλιος στη θέση της παλιάς πλάκας μεταφάσεων τσιμπά το κελί, δημιουργώντας ένα αυλάκι που βαθαίνει καθώς το κελί συνθέτει νέο υλικό εξωτερικής μεμβράνης. Οι πυρήνες διαχωρίζονται από τις νέες κυτταρικές μεμβράνες. Τελικά, το κύτταρο χωρίζεται σε δύο θυγατρικά κύτταρα, το καθένα περιέχει το πλήρες συμπλήρωμα χρωμοσωμάτων. Στη συνέχεια, τα δύο κελιά εισέρχονται στην ενδιάμεση φάση και ο κύκλος κυττάρων επαναλαμβάνεται.