Διαίρεση κυττάρων: Πώς λειτουργεί;

Το ανθρώπινο σώμα περιέχει σχεδόν δύο τρισεκατομμύρια κύτταρα που χωρίζουν κάθε μέρα της ζωής σας. Χωρίζουν ή δημιουργούν περισσότερα κύτταρα συνεχώς σε όλους τους ζωντανούς οργανισμούς μέσω πολλών διαφορετικών διαδικασιών όπως η μύωση και η μίτωση. Τα κύτταρα χωρίζονται για να δημιουργήσουν περισσότερα κύτταρα καθώς μεγαλώνει το μωρό και επίσης διαιρούνται για να βοηθήσουν τα όργανα ή τους ιστούς να επουλωθούν σωστά.

Τα κύτταρα χωρίζονται για διάφορους λόγους. Όταν ένα μωρό μεγαλώνει, χρειάζεται περισσότερα κύτταρα για σωστή ανάπτυξη και αυτό γίνεται μέσω της κυτταρικής διαίρεσης. Τα μωρά ξεκινούν ως ένα μόνο κύτταρο ή αυγό. Τα κύτταρα δεν μεγαλώνουν καθώς μεγαλώνουν τα μωρά, αλλά αντ 'αυτού έχουν περισσότερα κύτταρα στο σώμα τους.

Τα κύτταρα διαιρούνται επίσης για να σας βοηθήσουν να θεραπεύσετε. Εάν έχετε έναν τραυματισμό, όπως το γδάρσιμο του γόνατός σας, τα κύτταρα σας θα χωριστούν για να αντικαταστήσουν τυχόν χαμένα, παλιά ή κατεστραμμένα κύτταρα στο γόνατό σας και θα θεραπεύσουν την τραυματισμένη περιοχή με νέα κύτταρα. Για το λόγο αυτό, τα κύτταρα του δέρματος διαιρούνται συνεχώς καθώς χάνετε αυτά που πεθαίνουν καθημερινά και χρειάζεστε νέα υγιή δερματικά κύτταρα για να τα αντικαταστήσετε.

Η μίωση και η μύωση είναι οι δύο κύριες κατηγορίες κυτταρικής διαίρεσης. Η μίωση είναι ο διαχωρισμός σωματικών ή μη αναπαραγωγικών κυττάρων όλων των τύπων στο σώμα σας. Αυτοί οι τύποι κυττάρων βρίσκονται στα μαλλιά, το δέρμα, τα όργανα, τους μύες και τους ιστούς του σώματός σας. Το Meiosis είναι ο διαχωρισμός των αναπαραγωγικών κυττάρων στο σώμα σας και περιλαμβάνει θηλυκά αυγά ή αρσενικά σπερματοζωάρια.

Στην κυτταρική διαίρεση, το μητρικό κελί ή το αρχικό κελί χωρίζεται σε δύο πανομοιότυπα θυγατρικά κύτταρα. Αυτή η διαδικασία επαναλαμβάνεται ξανά και ξανά, σε αυτό που ονομάζεται κυτταρικός κύκλος. Τα κύτταρα ρυθμίζουν πραγματικά τη διαίρεσή τους χρησιμοποιώντας χημικά σήματα για να επικοινωνούν μεταξύ τους. Τα σήματα ονομάζονται κυκλίνια και δρουν σαν διακόπτης ενεργοποίησης για να λένε στα κελιά πότε να διαιρεθούν και στη συνέχεια ενεργούν ως διακόπτης απενεργοποίησης για να λένε στα κελιά να σταματήσουν να διαιρούνται. Τα κύτταρα πρέπει να σταματήσουν τη διαίρεση στον σωστό χρόνο για σωστή ανάπτυξη και υγεία, αν και όταν τα κύτταρα συνεχίζουν να διαιρούνται αφού έπρεπε να σταματήσουν δημιουργεί καρκινικά κύτταρα.

Το ανθρώπινο σώμα χάνει περίπου 50 εκατομμύρια κύτταρα την ημέρα σε ολόκληρο το σώμα. Τα δερματικά κύτταρα αναπαράγονται συνεχώς με ρυθμό 30.000 έως 40.000 κύτταρα την ημέρα, όπως και τα τριχωτά κύτταρα λόγω της καθημερινής απώλειας αυτών των τύπων κυττάρων. Ακριβώς η πράξη του ντους και του βουρτσίσματος των μαλλιών σας επιτρέπει να αφαιρεθούν τα παλιά κύτταρα του δέρματος για να δημιουργηθεί χώρος νέα υγιή κύτταρα, και μερικά μαλλιά είναι στο πινέλο σας κάθε μέρα για να ανοίξουν το δρόμο για περισσότερα κύτταρα τρίχας ή ωοθυλάκια. Άλλοι τύποι κυττάρων στα όργανα, τα νεύρα και τον εγκέφαλό σας διαιρούνται πολύ λιγότερο συχνά, καθώς αυτοί οι τύποι δεν πεθαίνουν τόσο γρήγορα.

Η μίωση είναι η διαδικασία αναπαραγωγής σωματικών κυττάρων. Τα σωματικά κύτταρα είναι όλα τα κύτταρα που δεν είναι αναπαραγωγικά κύτταρα, όπως τα μαλλιά, το δέρμα και όλα τα κύτταρα του ιστού και των οργάνων του σώματός σας. Το πιο σημαντικό πράγμα που πρέπει να θυμάστε για τη μίτωση είναι ότι τα δύο θυγατρικά κύτταρα που δημιουργούνται σε διαίρεση θα έχουν το ίδιο ίδιο DNA και χρωμοσώματα με το γονικό κύτταρο. Τα δύο θυγατρικά κύτταρα που δημιουργούνται ονομάζονται επίσης διπλοειδή κύτταρα καθώς έχουν δύο πλήρη σύνολα χρωμοσωμάτων. Αυτή η ακριβής επανάληψη δεν δημιουργεί γενετική ποικιλομορφία στα διαιρεμένα κύτταρα.

Η κυτταρική διαίρεση της μιτώσεως περιλαμβάνει πολλά διαφορετικά στάδια πριν φτάσει στην ολοκλήρωση. Αυτή η διαδικασία είναι για ευκαρυωτικά που έχουν πυρήνα ή πυρήνες συνδεδεμένους με μεμβράνη σε ζωντανούς οργανισμούς όπως ζώα, ανθρώπους, φυτά και μύκητες. Ξεκινά στο στάδιο της φάσης όπου κάθε κύτταρο περνά τον περισσότερο χρόνο του καθώς συλλέγει ενέργεια και θρεπτικά συστατικά που χρειάζονται για να υποστεί διαίρεση.

Αυτό το στάδιο είναι επίσης όταν το γονικό κύτταρο δημιουργεί ένα αντίγραφο του DNA του που θα μοιραστεί εξίσου μεταξύ των δύο κυττάρων στα οποία χωρίζεται, που ονομάζονται θυγατρικά κύτταρα. Πριν από τη σύνθεση του DNA, το κύτταρο αυξάνεται σε μέγεθος και μάζα. Στη συνέχεια, το κελί συνθέτει το DNA σε ένα μικρό χρονικό διάστημα. Το κύτταρο που θα διαιρέσει συνθέτει πρωτεΐνες για κοινή χρήση και με τα δύο θυγατρικά κύτταρα και συνεχίζει επίσης να αυξάνεται σε μέγεθος. Στο τελευταίο τμήμα του σταδίου φάσης, το κύτταρο εξακολουθεί να υπάρχει πυρήνα στο οποίο ο πυρήνας περιβάλλεται από ένα περίβλημα και τα χρωμοσώματα επαναλαμβάνονται με τη μορφή χρωματίνης.

Το στάδιο προφάσης είναι το επόμενο, στο οποίο η χρωματίνη στο κύτταρο συμπυκνώνεται σε χρωμοσώματα. Οι ίνες ατράκτου αναδύονται από τα κεντροσώματα. Ο φάκελος του πυρήνα αρχίζει να διασπάται και τα χρωμοσώματα κινούνται σε αντίθετες πλευρές του κυττάρου. Οι ίνες χρωμοτίνης είναι μια μάζα DNA και πρωτεϊνών που συμπυκνώνονται για να σχηματίσουν χρωμοσώματα με κάθε χρωμόσωμα που περιέχει δύο χρωματοειδή και ενώνεται σε ένα κεντρομερές ή στο κέντρο της περιοχής.

Το στάδιο προμεταφάσης ή το στάδιο της καθυστερημένης προφάσης ταυτοποιείται από τα χρωμοσώματα που συνεχίζουν να συμπυκνώνονται ενώ τα κινοτοχώρια (εξειδικευμένες ίνες στα κεντρομερή των χρωμοσωμάτων) εμφανίζονται στα κεντρομερή και οι μιτωτικές ίνες ατράκτου συνδέονται με κινετοχώρες.

Στο στάδιο της μεταφάσης τα χρωμοσώματα ευθυγραμμίζονται στην πλάκα μεταφάσεων στο κέντρο του κυττάρου ενώ Το χρωματοειδές κάθε θυγατρικού κυττάρου συνδέεται με μια ίνα ατράκτου στα αντίθετα άκρα ή τους πόλους του κυττάρου. Τα χρωμοσώματα συγκρατούνται στη θέση τους από τις δυνάμεις των πολικών ινών που ωθούν τα κεντρομερή των χρωμοσωμάτων. Αυτή η ενέργεια διατηρεί τα δύο θυγατρικά κύτταρα χωριστά μεταξύ τους.

Στο στάδιο της αναφάσης, τα κεντρομερή χωρίζονται σε δύο, και τα αδελφή χρωματοειδή γίνονται τώρα χρωμοσώματα καθώς έλκονται στους δύο ξεχωριστούς πόλους. Οι ίνες του άξονα προκαλούν επιμήκυνση των δύο νέων κυττάρων. Στο τέλος αυτού του σταδίου, κάθε πόλος έχει ένα πλήρες σύνολο χρωμοσωμάτων. Η διαίρεση του κυτταροπλάσματος του αρχικού κυττάρου που ονομάζεται κυτοκίνηση, ξεκινά και συνεχίζεται σε αυτό το στάδιο.

Το στάδιο της τηλεφάσης είναι το επόμενο και είναι όταν τα χρωμοσώματα φτάνουν στα αντίθετα άκρα του κυττάρου και αρχίζουν να αποσυμπιέζονται καθώς σχηματίζεται ένας νέος πυρηνικός φάκελος και στα δύο αδερφή κύτταρα. Οι ίνες του άξονα γύρω από κάθε νέο κελί τις σπρώχνουν. Οι πυρήνες επανεμφανίζονται επίσης και οι ίνες της χρωματίνης των χρωμοσωμάτων σε κάθε θυγατρικό κύτταρο ξετυλίγονται. Σε αυτό το σημείο, το γενετικό περιεχόμενο του γονικού κυττάρου χωρίζεται εξίσου σε δύο νέα θυγατρικά κύτταρα.

Οι κυτοκίνες είναι το τελικό στάδιο διαίρεσης όταν τα ζωικά κύτταρα αρχίζουν να διαχωρίζονται με διάσπαση μεταξύ των δύο θυγατρικών κυττάρων. Στα φυτικά κύτταρα, μια κυτταρική πλάκα διαχωρίζει τα θυγατρικά κύτταρα για να σχηματίσουν ένα κυτταρικό τοίχωμα σε κάθε ένα. Τα θυγατρικά κύτταρα ονομάζονται επίσης διπλοειδή κύτταρα, που σημαίνει ότι το καθένα περιέχει την πλήρη και ακριβή ίδια ποσότητα χρωμοσωμάτων μεταξύ τους και με το γονικό κύτταρο.

Υπάρχουν μόνο δύο στάδια της κυτταρικής διαίρεσης του meiosis - meiosis I και meiosis II. Κάθε νέο κελί θα περιέχει μοναδικό DNA. Αυτό δίνει τη μεγάλη ποικιλία στη γενετική που μπορεί να φανεί όταν δύο παιδιά με τους ίδιους δύο γονείς φαίνονται πολύ διαφορετικά το ένα από το άλλο. Η Meiosis εμφανίζεται όταν ένα μικρό μέρος κάθε χρωμοσώματος σε ένα κύτταρο διασπάται και προσκολλάται σε ένα άλλο χρωμόσωμα. Αυτό ονομάζεται γενετικός ανασυνδυασμός ή πέρασμα.

Η Meiosis I χωρίζει τα χρωμοσώματα στα μισά για να διασταυρωθούν. Το Meiosis II διαιρεί την ποσότητα της γενετικής στο μισό σε κάθε χρωμόσωμα σε κάθε κύτταρο. Το τελικό αποτέλεσμα της κυτταρικής διαίρεσης είναι τέσσερα θυγατρικά κύτταρα, αντί για τα δύο στη διαίρεση μίτωσης. Κάθε ένα από αυτά τα θυγατρικά κύτταρα έχει μόνο το ήμισυ του αριθμού των χρωμοσωμάτων ως το αρχικό γονικό κύτταρο.

Τα προκαρυωτικά κύτταρα είναι μονοκύτταροι βακτηριακοί οργανισμοί χωρίς πυρήνα. Είναι μικροσκοπικοί οργανισμοί που πρέπει να διαχωριστούν για να υπάρξουν. Η διαδικασία διαίρεσης ονομάζεται δυαδική σχάση, στην οποία ένα κελί γίνεται δύο. Το πρώτο βήμα στη δυαδική σχάση είναι όταν αντιγράφεται το DNA στο κελί και μικρά κομμάτια DNA Τα πλασμίδια που ονομάζονται αντιγράφονται και στη συνέχεια τα δύο αντίγραφα και η αρχική μετακίνηση σε αντίθετα άκρα του κύτταρο. Το κύτταρο μεγαλώνει και επιμηκύνεται και στη συνέχεια σχηματίζεται ένας δακτύλιος διαφράγματος στη μέση του κυττάρου που το χωρίζει σε δύο κύτταρα.

Αυτή η διαδικασία διαίρεσης είναι η ίδια ιδέα της κοπής ενός μαλακού τυριού με οδοντικό νήμα στο μισό. Τα μαλακά τυριά είναι δύσκολο να κοπούν καθαρά με ένα μαχαίρι λόγω της απαλής συνέπειας. Εάν τοποθετήσετε το μαλακό τυρί σε ένα πιάτο, μπορείτε να το κόψετε στο μισό ομοιόμορφα με οδοντικό νήμα για να δημιουργήσετε δύο κομμάτια που έχουν το ίδιο και ίσο μέγεθος.

Η ασεξουαλική κυτταρική διαίρεση χρησιμοποιείται για αναπαραγωγή στην οποία νέα κύτταρα παράγονται με διαίρεση του μητρικού κυττάρου σε δύο θυγατρικά κύτταρα με δυαδική σχάση. Όλα τα διαιρεμένα κύτταρα έχουν την ίδια γενετική ταυτότητα με το γονικό κύτταρο. Αυτό επιτρέπει στους οργανισμούς να αναπαράγονται πολύ γρήγορα όπως στα βακτηρίδια, τα φύκια, τη μαγιά, τις πικραλίδες και τους σκώληκες. Τα νέα μεμονωμένα κελιά ονομάζονται κλώνοι επειδή είναι ακριβή αντίγραφα των γονικών κελιών.

Τα βακτήρια αναπαράγονται άσεξα και διπλασιάζουν τον αριθμό τους πολύ γρήγορα σε περίπου 20 λεπτά. Γι 'αυτό τα κρούσματα βακτηρίων μπορεί να είναι πολύ σοβαρά και να μεγαλώνουν τόσο γρήγορα. Τα βακτηριακά κύτταρα έχουν επίσης υψηλό ποσοστό θανάτου για να αντισταθμίσουν τη γρήγορη μέθοδο αναπαραγωγής.

Τα προϊόντα ζύμης αναπαράγονται άσεξα με τη διαδικασία εκκόλαψης αλλά μπορούν επίσης να αναπαραχθούν σεξουαλικά. Η διαδικασία εκκόλαψης περιλαμβάνει σχηματισμό διόγκωσης στο εξωτερικό άκρο του κελιού και στη συνέχεια συμβαίνει πυρηνική διαίρεση. Ένας από τους πυρήνες κινείται στον οφθαλμό και στη συνέχεια σπάει το γονικό κύτταρο. Η αναπαραγωγή άσεξα με εκκολαπτόμενο είναι επίσης ο τρόπος με τον οποίο τα flatworms χωρίζονται σε δύο ξεχωριστά τμήματα και αναγεννιούνται για να δημιουργήσουν δύο πλήρη flatworms.

Ορισμένα έντομα όπως μυρμήγκια, σφήκες και μέλισσες μπορούν να αναπαραχθούν είτε σεξουαλικά είτε σεξουαλικά. Όταν τα κύτταρα διαιρούνται σε ασεξουαλική διαίρεση σε αυτά τα έντομα, χρησιμοποιούν τη διαδικασία της παρθενογένεσης στην οποία νέα έντομα αναπαράγονται από αυγά που δεν γονιμοποιούνται. Σε ορισμένα από τα είδη που μπορούν να αναπαραχθούν τόσο σεξουαλικά όσο και ασσεξικά, τα μη γονιμοποιημένα αυγά παράγουν αρσενικά έντομα και τα γονιμοποιημένα αυγά παράγουν θηλυκά έντομα.

Όταν τα φυτά αναπαράγονται άσεξα, ονομάζεται φυτικός πολλαπλασιασμός και αυτή η μέθοδος προτιμάται από τους αγρότες καθώς παράγει πανομοιότυπες καλλιέργειες με το μητρικό φυτό. Μερικές φορές αυτή η μέθοδος προτιμάται επειδή ορισμένοι σπόροι είναι δύσκολο να βλαστήσουν.

Για παράδειγμα, τα μάτια της πατάτας ή οι περιοχές ριζοβολίας φυτεύονται για να παράγουν περισσότερα φυτά πατάτας όμοια με την πατάτα σπόρου ή το γονικό φυτό. Τα φυτά μπανάνας αναπαράγονται διαχωρίζοντας τα θηλαστικά φυτά που αναπτύσσονται από τη βάση του μητρικού φυτού και φυτεύουν το καθένα για ένα ολόκληρο νέο φυτό. Οι θάμνοι σμέουρων μπορούν να αναπαραχθούν κάμπτοντας μερικά από τα κάτω κλαδιά προς το έδαφος και καλύπτοντάς τα με χώμα. Τα κλαδιά θα αναπτύξουν το δικό τους ριζικό σύστημα και θα αναπαραγάγουν πολλά νέα φυτά που τελικά μπορούν να διαχωριστούν και να φυτευτούν ξεχωριστά για μια νέα καλλιέργεια.