חטיבת תאים: איך זה עובד?

גוף האדם מכיל כמעט שני טריליון תאים המתחלקים בכל יום בחייכם. הם מחלקים או מייצרים תאים נוספים כל הזמן בכל האורגניזמים החיים באמצעות כמה תהליכים שונים כגון מיוזה ומיטוזה. תאים מתחלקים ליצירת תאים נוספים ככל שגדל התינוק, והם גם מתחלקים כדי לעזור לאיברים או לרקמות להחלים כראוי.

תאים מתחלקים מכמה סיבות. כאשר תינוק גדל, הוא או היא זקוקים ליותר תאים לצורך צמיחה נכונה, וזה נעשה באמצעות חלוקת תאים. תינוקות מתחילים כתא בודד או כביצה. התאים אינם גדלים ככל שגדלים התינוקות, אך במקום זאת יש להם יותר תאים בגופם.

תאים מתחלקים גם כדי לעזור לך לרפא. אם יש לך פציעה, כגון החלקה של הברך, התאים שלך יחולקו כדי להחליף כל תאים חסרים, ישנים או פגומים בברך וירפאו את האזור הפגוע בתאים חדשים. מסיבה זו, תאי עור מתחלקים ללא הרף כאשר אתה מאבד את אלה שמתים על בסיס יומי, ואתה זקוק לתאי עור בריאים חדשים כדי להחליפם.

מיטוזה ומיוזה הן שתי הקטגוריות העיקריות של חלוקת תאים. מיטוזה היא החלוקה של תאים סומטיים או לא רביים מכל הסוגים בגופך. סוגים אלה של תאים נמצאים בשיער, בעור, באיברים, בשרירים וברקמות גופך. מיוזה היא החלוקה של תאי הרבייה בגופך וכוללת ביציות נקבות או תאי זרע זכריים.

בחלוקת תאים, התא האב או התא המקורי מתחלקים לשני תאי בת זהים. תהליך זה חוזר על עצמו שוב ושוב, במה שמכונה מחזור התא. תאים למעשה מווסתים את חלוקתם באמצעות אותות כימיים כדי לתקשר זה עם זה. האותות נקראים cyclins והם פועלים כמו מתג הפעלה כדי לומר לתאים מתי לחלק ואז משמשים כמתג כבוי כדי לומר לתאים להפסיק להתחלק. תאים חייבים לעצור את החלוקה בזמן הנכון לצמיחה ובריאות תקינה, אם כי כאשר התאים ממשיכים להתחלק לאחר שהם היו צריכים להפסיק זה יוצר תאים סרטניים.

גוף האדם מאבד כ -50 מיליון תאים ביום בגוף כולו. תאי העור מתרבים כל הזמן בקצב של 30,000 עד 40,000 תאים ביום וכך גם תאי שיער עקב אובדן יומי של סוגים אלה של תאים. רק פעולת המקלחת והברשת השיער מאפשרת להסיר תאי עור ישנים כדי לפנות מקום תאים בריאים חדשים, ושיער כלשהו נמצא במכחול שלך כל יום כדי לפנות מקום לתאי שיער נוספים או זקיקים. סוגים אחרים של תאים באיברים, בעצבים ובמוח שלך מתחלקים לעיתים רחוקות יותר, מכיוון שסוגים אלה אינם מתים באותה מהירות.

מיטוזה היא התהליך של תאים סומטיים להתרבות. תאים סומטיים הם כולם תאים שאינם תאי רבייה כגון שיער, עור וכל תאי הרקמה ואיבר הגוף. הדבר החשוב ביותר שיש לזכור לגבי מיטוזה הוא ששני תאי הבת שנוצרו בחלוקה יקבלו את ה- DNA והכרומוזומים בדיוק כמו תא ההורה. שני תאי הבת שנוצרו נקראים גם תאים דיפלואידים מכיוון שיש להם שתי קבוצות כרומוזומים שלמות. שכפול מדויק זה אינו יוצר שום גיוון גנטי בתאים המחולקים.

חלוקת תאי מיטוזה כוללת מספר שלבים שונים לפני סיומה. תהליך זה מיועד לאאוקריוטים שיש להם גרעין או קרניים הקשורים לקרום באורגניזמים חיים כמו בעלי חיים, בני אדם, צמחים ופטריות. זה מתחיל בשלב הבין-שלבי שבו כל תא מבלה את רוב זמנו כשהוא אוסף אנרגיה וחומרים מזינים הדרושים לעבור חלוקה.

שלב זה הוא גם כאשר תא ההורה יוצר עותק של ה- DNA שלו שיחולק באופן שווה בין שני התאים שהוא נפרד אליו, הנקרא תאי בת. לפני סינתזת ה- DNA התא גדל בגודלו ובמסתו. לאחר מכן, התא מסנתז DNA בחלון זמן קטן. התא שיתחלק ואז מסנתז חלבונים לחלוק עם שני תאי הבת וגם ממשיך לגדול בגודלו. בחלק האחרון של שלב הבין-פאזות, התא עדיין קיים גרעינים בהם הגרעין מוקף במעטפה, והכרומוזומים משוכפלים בצורה של כרומטין.

שלב הנבואה הוא הבא, בו הכרומטין בתא מתעבה לכרומוזומים. סיבי ציר יוצאים מהצנטרוזומים. מעטפת הגרעין מתחילה להתפרק, והכרומוזומים נעים לצדדים מנוגדים של התא. סיבי הכרומוטין הם מסה של DNA וחלבונים המתעבים ליצירת כרומוזומים כאשר כל כרומוזום מכיל שני כרומטידים ומצטרף לצנטרומר או למרכז האזור.

שלב הפרומטאפאזה או שלב הפרופאז המאוחר מזוהה על ידי הכרומוזומים הממשיכים להתעבות בזמן שהקינטוכורים (סיבים מיוחדים בצנטרומרים של הכרומוזומים) מופיעים במרכזים וסיבי הציר המיטוטי נקשרים ל קינטוכוריות.

בשלב המטאפאזה הכרומוזומים מסתדרים על לוח המטאפאז במרכז התא תוך כדי הכרומטיד של כל תא אחות מחובר לסיב ציר בקצוות הנגדיות או בקוטבים של התא. הכרומוזומים מוחזקים במקומם על ידי כוחות הסיבים הקוטביים שדוחפים על צנטרומרים של הכרומוזומים. פעולה זו שומרת על שני תאי הבת מופרדים זה מזה.

בשלב האנאפאזה, הצנטרומרים מתפצלים לשניים, וכרומטידות האחות הופכות כעת לכרומוזומים כשהם נמשכים לשני הקטבים הנפרדים. סיבי הציר גורמים להתארכות שני התאים החדשים. בסוף שלב זה, לכל מוט יש סט כרומוזומים שלם. חלוקת הציטופלזמה של התא המקורי הנקראת ציטוקינזיס, מתחילה ונמשכת לאורך שלב זה.

שלב הטלופזה הוא הבא והוא כאשר הכרומוזומים מגיעים לקצוות מנוגדים של התא ומתחילים להתפרק כאשר נוצרת מעטפה גרעינית חדשה סביב שני תאי האחות. סיבי הציר סביב כל תא חדש דוחפים אותם זה מזה. הגרעינים מופיעים גם הם מחדש וסיבי הכרומטין של הכרומוזומים בכל תא בת מתפתלים. בשלב זה, התוכן הגנטי של תא האם מחולק באותה מידה לשני תאי בת חדשים.

ציטוקינזיס הוא השלב האחרון של החלוקה כאשר תאי בעלי חיים מתחילים להיפרד עם מחשוף בין שני תאי הבת. בתאי צמח, צלחת תא מפרידה בין תאי הבת ליצירת דופן תא על כל אחד מהם. תאי הבת נקראים גם תאים דיפלואידים, כלומר כל אחד מהם מכיל את כמות הכרומוזומים המלאה והמדויקת זה לזה וכמו תא ההורה.

ישנם רק שני שלבים של חלוקת תאי מיוזה - מיוזה I ו מיוזה II. כל תא חדש יכיל DNA ייחודי. זה נותן את המגוון הגדול בגנטיקה שניתן לראות כששני ילדים עם שני ההורים זהים נראים שונים מאוד זה מזה. מיוזה מתרחשת כאשר חלק קטן מכל אחד מהכרומוזומים בתא מתנתק ומתחבר לכרומוזום אחר. זה נקרא רקומבינציה גנטית או מעבר.

מיוזה I מחלקת את הכרומוזומים לשניים כדי לעבור. מיוזה II מחלקת את כמות הגנטיקה לחצי בכל כרומוזום בכל תא. התוצאה הסופית של חלוקת התאים היא ארבעה תאי בת, במקום השניים בחלוקת המיטוזה. לכל אחד מתאי הבת הללו יש רק מחצית ממספר הכרומוזומים כתא האם המקורי.

תאים פרוקריוטים הם אורגניזמים חיידקיים חד תאיים ללא גרעין. הם אורגניזמים מיקרוסקופיים שצריכים להתחלק כדי להתקיים. תהליך החלוקה נקרא ביקוע בינארי, שבו תא אחד הופך לשניים. השלב הראשון בביקוע בינארי הוא כאשר מועתקים הדנ"א בתא, וחתיכות דנ"א קטנות פלסמידים הנקראים משוכפלים, ואז שני ההעתקות והמקור עוברים לקצוות מנוגדים תָא. התא גדל ומתארך ואז נוצרת טבעת מחיצה באמצע התא המפצלת אותו לשני תאים.

תהליך חלוקה זה הוא אותו רעיון של חיתוך גבינה רכה עם חוט דנטלי לחצי. גבינות רכות קשה לחתוך בצורה נקייה בעזרת סכין בגלל העקביות הרכה. אם אתה מניח את הגבינה הרכה על צלחת, אתה יכול לחתוך אותה לשניים באופן שווה עם חוט דנטלי כדי ליצור שתי חתיכות זהות ושוות בגודלן.

חלוקת תאים מינית משמשת להעתקה שבה מייצרים תאים חדשים על ידי חלוקה של תא האם לשני תאי בת על ידי ביקוע בינארי. לכל התאים המחולקים יש זהות גנטית זהה לתא האב. זה מאפשר לאורגניזמים להתרבות במהירות רבה כמו בחיידקים, אצות, שמרים, שן הארי ותולעים שטוחות. התאים החדשים החדשים נקראים שיבוטים מכיוון שהם כפילויות מדויקות של תאי האב.

חיידקים מתרבים מינית ומכפילים את מספרם במהירות רבה בתוך כ -20 דקות. לכן התפרצויות חיידקים יכולות להיות חמורות מאוד ולצמוח כל כך מהר. לתאי החיידק יש גם שיעור תמותה גבוה כדי לקזז את שיטת הרבייה המהירה.

מוצרי שמרים מתרבים מינית בתהליך הנביטה אך יכולים גם להתרבות מינית. תהליך הנביטה כולל בליטה שנוצרת בקצה החיצוני של התא ואז מתרחשת חלוקה גרעינית. אחד הגרעינים נע אל תוך הניצן ואז הוא מתנתק מתא התא. רבייה מינית על ידי ניצני היא גם כיצד תולעים שטוחות מתפרקות לשני חלקים נפרדים ומתחדשות ליצירת שתי תולעים שטוחות מלאות.

יש חרקים כמו נמלים, צרעות ודבורים שיכולים להתרבות מינית או מינית. כאשר התאים מתחלקים בחלוקה לא מינית בחרקים אלה, הם משתמשים בתהליך הפרתנוגנזה בו מועתקים חרקים חדשים מביציות שאינן מופרות. בחלק מהמינים שיכולים להתרבות גם מינית וגם לא מינית, הביציות הלא מופרות מייצרות חרקים זכרים, והביציות המופרות מייצרות חרקים נקבות.

כאשר צמחים מתרבים בצורה לא מינית, זה נקרא התפשטות צמחית, ושיטה זו מועדפת על ידי החקלאים מכיוון שהיא מייצרת גידולים זהים לצמח האם. לפעמים עדיפה על שיטה זו מכיוון שקצת נבטים בזרעים מסוימים.

לדוגמא, עצי תפוחי אדמה או אזורי השורש נשתלים כדי לייצר עוד צמחי תפוח אדמה זהים לתפוח האדמה או לצמח האם. צמחי בננה מועתקים על ידי הפרדת צמחי הפראייר התינוקות הגדלים מבסיס צמח האם ונטיעת כל אחד מהם לצמח חדש שלם. ניתן להתרבות שיחי פטל על ידי כיפוף חלק מהענפים התחתונים לכיוון האדמה וכיסוי אדמה. הענפים יגדלו את מערכת השורשים שלהם וישכפלו כמה צמחים חדשים שבסופו של דבר ניתן להפריד אותם ולשתול אותם בנפרד לצורך יבול חדש.