Δύο τύποι κύκλων διαίρεσης κυττάρων

Η κυτταρική αναπαραγωγή ακολουθεί έναν από τους δύο τύπους κύκλων κυτταρικής διαίρεσης: μίτωση ή μύωση.

ΕΝΑ αναπαραγωγή κυττάρων μέσω μίτωσης χωρίζεται σε δύο ακολουθώντας μια σειρά βημάτων που οδηγούν στη δημιουργία δύο πανομοιότυπων θυγατρικών κυττάρων. Απαιτείται μόνο ένα κύτταρο για αναπαραγωγή με αυτόν τον τρόπο και όλα τα κύτταρα που δημιουργούνται μέσω μίτωσης είναι αντίγραφα του αρχικού μητρικού κυττάρου, το οποίο χρησιμεύει ως βασικός ορισμός διαίρεσης κυττάρων.

Η Meiosis, ωστόσο, περιλαμβάνει μια μακρύτερη διαδικασία που επιτρέπει τη δημιουργία και τη σύνδεση σπερματοζωαρίων και ωαρίων. Η Meiosis παράγει τα κύτταρα που απαιτούνται για τη δημιουργία ενός νέου οργανισμού που διαφέρει γενετικά και από τους δύο γονικούς οργανισμούς.

Μονοκύτταροι οργανισμοί που αναπαράγονται άσεξα, όπως βακτήρια και φύκια, υφίστανται μίτωση. Ο οργανισμός επαναλαμβάνει το DNA του και χωρίζεται σε δύο, διανέμοντας ένα αντίγραφο σε καθένα από τα δύο νέα θυγατρικά κύτταρα. Η μίτωση εμφανίζεται σε πιο πολύπλοκους οργανισμούς ως τρόπος επισκευής και αντικατάστασης κατεστραμμένων κυττάρων και για να επιτρέπεται η ανάπτυξη, όπως ο σχηματισμός νέων κυττάρων δέρματος, μαλλιών ή μυών.

Η Meiosis, η οποία παράγει σπερματοζωάρια και ωάρια, απαραίτητα για τη σεξουαλική αναπαραγωγή, εμφανίζεται σε όλους τους ευκαρυωτικούς οργανισμούς, συμπεριλαμβανομένων των ζώων και των φυτών. Η Meiosis απαιτεί δύο πλήρεις κύκλους. Κατά τη διάρκεια του πρώτου κύκλου μείωσης, που αναφέρεται ως meiosis I, το γονικό κύτταρο χωρίζεται σε δύο θυγατρικά κύτταρα, το καθένα με ένα πλήρες σύνολο χρωμοσωμάτων.

Τα θυγατρικά κύτταρα υποβάλλονται στη συνέχεια στον δεύτερο κύκλο της μύωσης, meiosis II. Κατά τη διάρκεια του δεύτερου κύκλου, κάθε θυγατρικό κύτταρο χωρίζεται σε δύο, δημιουργώντας συνολικά τέσσερα απλοειδή κύτταρα που το καθένα περιέχει το ήμισυ του γενετικού υλικού που είναι απαραίτητο για τη δημιουργία ενός νέου οργανισμού.

Ένα κύτταρο που υποβάλλεται σε μίτωση περνά από έξι στάδια ή φάσεις:

1. Ενδιάμεση φάση
2. Προφητεία
3. Μεταφάση
4. Ανάφαση
5. Τηλοφάση
6. Κυτοκίνηση

Στο πρώτο βήμα, η ενδιάμεση φάση, το μητρικό κύτταρο μεγαλώνει, αναπτύσσεται και αντιγράφει κάθε χρωμόσωμα. Τα χρωμοσώματα περιέχουν γενετικό υλικό ή DNA.

Κατά τη διάρκεια της προφάσης, τα πρόσφατα αντιγραμμένα χρωμοσώματα ζευγαρώνονται και κολλάνε μεταξύ τους για να σχηματιστούν αδελφή χρωματοειδή. Η μεμβράνη του πυρήνα, η οποία συνήθως περιέχει τα χρωμοσώματα, διαλύεται για να επιτρέψει τα χρωματοειδή για μετατόπιση και πολικές ίνες σχηματίζονται σαν νήματα που αγκυρώνουν τα χρωματοειδή σε αντίθετους πόλους μέσα στο κελί.

Κατά τη μεταφάση, τα χρωματοειδή ευθυγραμμίζονται κατά μήκος του ισημερινού του κυττάρου. Οι πολικές ίνες τους έχουν σχηματιστεί πλήρως και συγκρατούν τα χρωματοειδή στη θέση τους. Στην αναφάση, τα χρωματοειδή διαχωρίζονται στα αδελφή τους χρωμοσώματα. Καθώς κάθε χρωμόσωμα διαχωρίζεται από το αντίγραφο του, οι πολικές ίνες τραβούν αργά τα χρωμοσώματα προς τους πόλους του κυττάρου.

Κατά τη διάρκεια της τηλεφάσης, το κύτταρο σχηματίζει δύο νέες πυρηνικές μεμβράνες γύρω από τις δύο ίδιες ομάδες χρωμοσωμάτων. Το κύτταρο επιμηκύνεται και η κυτταρική μεμβράνη προετοιμάζεται να διαχωριστεί.

Η κυτοκίνηση είναι το τελευταίο βήμα της μίτωσης, στο οποίο η μεμβράνη του επιμήκους κυττάρου αρχίζει να συσφίγγεται κατά μήκος του ισημερινού κυττάρου έως ότου συναντηθούν οι μεμβράνες. Στη συνέχεια, τα δύο μισά χωρίζονται μεταξύ τους, σχηματίζοντας δύο νέα θυγατρικά κύτταρα, πανομοιότυπα με το μητρικό κύτταρο.

Φυτά, ζώα και άλλοι οργανισμοί που αναπαράγονται σεξουαλικά χρησιμοποιούν meiosis για να δημιουργήσουν τα αναπαραγωγικά τους κύτταρα, επιτρέποντας γενετική ποικιλομορφία που δεν είναι δυνατή μέσω της μίτωσης. Κατά τη διάρκεια του meiosis απαιτούνται δύο ξεχωριστοί κύκλοι ή διαιρέσεις. Όπως με τη μίτωση, ο πρώτος κύκλος, η μύωση Ι, διατρέχει έξι βήματα:

1. Ενδιάμεση φάση Ι
2. Προφητεία Ι
3. Μεταφορά Ι
4. Αναφάση Ι
5. Τελοφάση Ι
6. Κυτοκίνηση Ι

Κατά τη διάρκεια της φάσης Ι, ένα σωματικό κύτταρο ή ένα κύτταρο που έχει δύο ομάδες χρωμοσωμάτων, αντιγράφει το DNA του. Στην προφάση Ι, τα ομόλογα ή ταιριαστά χρωμοσώματα ταιριάζουν με σχηματισμό ζευγών που ονομάζονται δισθενή ή τετράδια. Κάθε δισθενές έχει δύο χρωμοσώματα, το ένα από τη μητέρα και τον πατέρα του οργανισμού και τέσσερα χρωματοειδή. Η πυρηνική μεμβράνη αρχίζει να διαλύεται.

Κατά τη μεταφάση Ι, τα δισθενή ευθυγραμμίζονται κατά μήκος του ισημερινού του κυττάρου. Η κατεύθυνση που αντιμετωπίζουν είναι τυχαία, οπότε υπάρχει πιθανότητα 50:50 κάθε θυγατρικού κυττάρου να λάβει ένα χρωμόσωμα που περιέχει DNA της μητέρας ή του πατέρα του οργανισμού.

Στη συνέχεια, στην ανάφαση Ι, τα ζεύγη χρωμοσώματος διαχωρίζονται και τραβιέται προς κάθε πόλο, αλλά κάθε χρωμόσωμα διατηρεί ακόμη δύο χρωματοειδή. Η τελοφάση Ι ξεκινά καθώς σχηματίζονται πυρηνικές μεμβράνες γύρω από κάθε σύνολο χρωμοσωμάτων. Μερικά κύτταρα υποβάλλονται στη συνέχεια σε κυτοκίνηση Ι και χωρίζονται σε δύο ξεχωριστά αδερφή κύτταρα, αν και σε πολλά ζώα, τα αδερφή κύτταρα δεν διαχωρίζονται εντελώς πριν ξεκινήσουν τη μύωση II.

Κατά τη διάρκεια της meiosis II, και τα δύο θυγατρικά κύτταρα που σχηματίστηκαν κατά τη meiosis υποβάλλονται σε έναν κύκλο διαίρεσης πέντε βημάτων που περιλαμβάνει:

1. Προφητεία II
2. Μεταφορά II
3. Ανάφαση ΙΙ
4. Telophase II
5. Κυτοκίνηση II

Η ενδιάμεση φάση παραλείπεται επειδή αυτή η δεύτερη διαίρεση δεν έχει σχεδιαστεί για τη δημιουργία αντιγράφων, αλλά μάλλον για τη διάσπαση των δύο χρωματοειδών κάθε χρωμοσώματος και την προετοιμασία των κυττάρων για σεξουαλική αναπαραγωγή. Κατά τη διάρκεια της προφύλαξης II, οι νεοσυσταθείσες πυρηνικές μεμβράνες αρχίζουν να διαλύονται και τα ζεύγη χρωματοειδών αρχίζουν να παρασύρονται στη θέση τους.

Στη μετάφαση II, τα ζευγαρωμένα χρωματοειδή ευθυγραμμίζονται κατά μήκος των ισημερινών κάθε θυγατρικού κυττάρου ενώ οι πολικές ίνες σχηματίζουν μια αγκύρωση στη θέση τους. Κατά τη διάρκεια της αναφάσης II, τα χρωματοειδή κάθε χρωμοσώματος διαχωρίζονται και έλκονται προς ξεχωριστούς πόλους. Στη συνέχεια, η Telophase II ξεκινά με σχηματισμό πυρηνικών μεμβρανών γύρω από κάθε ομάδα χρωμοσωμάτων.

Τέλος, εμφανίζεται η κυτοκίνηση II. Οι κυτταρικές μεμβράνες αρχίζουν να σφίγγονται μαζί και και τα δύο θυγατρικά κύτταρα χωρίζονται σε δύο για συνολικά τέσσερα απλοειδή κύτταρα των οποίων τα χρωμοσώματα έχουν μόνο ένα χρωματοειδές. Τόσο τα ωάρια όσο και τα σπερματοζωάρια είναι απλοειδή κύτταρα που δημιουργούνται μέσω μύησης.

Όταν τα δύο απλοειδή κύτταρα συνδυάζουν, τα χρωματοειδή των αντίστοιχων χρωμοσωμάτων ταιριάζουν για να παρέχουν το γενετικό υλικό που είναι απαραίτητο για τη δημιουργία ενός νέου οργανισμού.