Κυτταρική διαίρεση: ο κυτταρικός κύκλος

Η ανάπτυξη ενός οργανισμού συμβαίνει λόγω της αύξησης του αριθμού των κυττάρων μέσω της διαίρεσης. Οι κύριες μέθοδοι κυτταρικής διαίρεσης στο ανθρώπινο σώμα είναι η μίτωση και η μείωση. Οι διεργασίες που συμβαίνουν κατά τη διάρκεια αυτών των μεθόδων κυτταρικής διαίρεσης προχωρούν με τον ίδιο τρόπο, αλλά οδηγούν σε διαφορετικά αποτελέσματα.

Η μιτωτική κυτταρική διαίρεση (μίτωση) οδηγεί σε αύξηση του αριθμού των κυττάρων και της ανάπτυξης του οργανισμού. Αυτή η μέθοδος διασφαλίζει την ανανέωση των κυττάρων όταν φθείρονται ή πεθαίνουν. Είναι γνωστό σήμερα ότι τα επιδερμικά κύτταρα ζουν για 10-30 ημέρες, τα ερυθροκύτταρα - έως και 4-5 μήνες. Τα νευρικά και μυϊκά κύτταρα (ίνες) ζουν καθ' όλη τη διάρκεια της ζωής ενός ατόμου.

Όλα τα κύτταρα υφίστανται αλλαγές κατά την αναπαραγωγή (διαίρεση) που εντάσσονται στο πλαίσιο του κυτταρικού κύκλου. Ο κυτταρικός κύκλος είναι το όνομα που δίνεται στις διεργασίες που συμβαίνουν σε ένα κύτταρο από διαίρεση σε διαίρεση ή από διαίρεση έως θάνατο (θάνατο) του κυττάρου. Ο κυτταρικός κύκλος διακρίνει μεταξύ της προετοιμασίας του κυττάρου για διαίρεση (μεσόφαση) και της μίτωσης (η διαδικασία της κυτταρικής διαίρεσης).

Στην ενδιάμεση φάση, η οποία διαρκεί περίπου 20-30 ώρες, ο ρυθμός των βιοσυνθετικών διεργασιών αυξάνεται, ο αριθμός των οργανιδίων αυξάνεται. Αυτή τη στιγμή, η μάζα του κυττάρου και όλων των δομικών συστατικών του, συμπεριλαμβανομένων των κεντριόλων, διπλασιάζεται.

Λαμβάνει χώρα η αντιγραφή (επανάληψη, διπλασιασμός) των μορίων νουκλεϊκού οξέος. Αυτή είναι η διαδικασία μεταφοράς γενετικών πληροφοριών που είναι αποθηκευμένες στο γονικό DNA μέσω της ακριβούς αναπαραγωγής τους σε θυγατρικά κύτταρα. Η αλυσίδα του γονικού DNA χρησιμεύει ως πρότυπο για τη σύνθεση του θυγατρικού DNA. Ως αποτέλεσμα της αντιγραφής, καθένα από τα δύο θυγατρικά μόρια DNA αποτελείται από μία παλιά και μία νέα αλυσίδα. Κατά την περίοδο προετοιμασίας για τη μίτωση, συντίθενται στο κύτταρο πρωτεΐνες απαραίτητες για την κυτταρική διαίρεση. Μέχρι το τέλος της ενδιάμεσης φάσης, η χρωματίνη στον πυρήνα συμπυκνώνεται.

Η μίτωση (από την ελληνική λέξη μίτος - νήμα) είναι η περίοδος κατά την οποία το μητρικό κύτταρο διαιρείται σε δύο θυγατρικά κύτταρα. Η μιτωτική κυτταρική διαίρεση εξασφαλίζει ομοιόμορφη κατανομή των κυτταρικών δομών, της πυρηνικής ουσίας του - της χρωματίνης - μεταξύ των δύο θυγατρικών κυττάρων. Η διάρκεια της μίτωσης είναι από 30 λεπτά έως 3 ώρες. Η μίτωση διαιρείται σε πρόφαση, μετάφαση, ανάφαση, τελόφαση.

Στην πρόφαση, ο πυρηνίσκος σταδιακά αποσυντίθεται και τα κεντριόλια αποκλίνουν προς τους πόλους του κυττάρου. Οι μικροσωληνίσκοι των κεντριόλων κατευθύνονται προς τον ισημερινό και στην ισημερινή περιοχή επικαλύπτονται.

Στη μετάφαση, η πυρηνική μεμβράνη καταστρέφεται, τα νήματα των χρωμοσωμάτων κατευθύνονται προς τους πόλους, διατηρώντας μια σύνδεση με την ισημερινή περιοχή του κυττάρου. Οι δομές του ενδοπλασματικού δικτύου και του συμπλέγματος Golgi αποσυντίθενται σε μικρές φυσαλίδες (κυστίδια), οι οποίες, μαζί με τα μιτοχόνδρια, κατανέμονται και στα δύο μισά του διαιρούμενου κυττάρου. Στο τέλος της μετάφασης, κάθε χρωμόσωμα αρχίζει να διασπάται σε δύο νέα θυγατρικά χρωμοσώματα με μια διαμήκη σχισμή.

Στην ανάφαση, τα χρωμοσώματα διαχωρίζονται μεταξύ τους και κινούνται προς τους πόλους του κυττάρου με ρυθμό έως και 0,5 μm/min. Στο τέλος της ανάφασης, η πλασματική μεμβράνη εισχωρεί κατά μήκος του ισημερινού του κυττάρου κάθετα προς τον διαμήκη άξονά του, σχηματίζοντας μια αυλάκωση διαίρεσης.

Στην τελόφαση, τα χρωμοσώματα που έχουν αποκλίνει προς τους πόλους του κυττάρου αποσυμπυκνώνονται, γίνονται χρωματίνη και ξεκινά η μεταγραφή (παραγωγή) του RNA. Σχηματίζεται η πυρηνική μεμβράνη και ο πυρηνίσκος, και σχηματίζονται γρήγορα μεμβρανικές δομές των μελλοντικών θυγατρικών κυττάρων. Στην επιφάνεια του κυττάρου, κατά μήκος του ισημερινού του, η συστολή βαθαίνει και το κύτταρο διαιρείται σε δύο θυγατρικά κύτταρα.

Λόγω της μιτωτικής διαίρεσης, τα θυγατρικά κύτταρα λαμβάνουν ένα σύνολο χρωμοσωμάτων πανομοιότυπων με τα μητρικά. Η μίτωση εξασφαλίζει γενετική σταθερότητα, αύξηση του αριθμού των κυττάρων και, κατά συνέπεια, την ανάπτυξη του οργανισμού, καθώς και διαδικασίες αναγέννησης.

Η μείωση (από την ελληνική λέξη μείωση - μείωση) παρατηρείται στα γεννητικά κύτταρα. Ως αποτέλεσμα της διαίρεσης αυτών των κυττάρων, σχηματίζονται νέα κύτταρα με ένα μόνο (απλοειδές) σύνολο χρωμοσωμάτων, το οποίο είναι σημαντικό για τη μετάδοση γενετικών πληροφοριών. Όταν ένα γεννητικό κύτταρο συγχωνεύεται με ένα κύτταρο του αντίθετου φύλου (κατά τη γονιμοποίηση), το σύνολο των χρωμοσωμάτων διπλασιάζεται, γίνεται πλήρες, διπλό (διπλοειδές). Στο διπλοειδές (διπύρηνο) ζυγωτό που σχηματίζεται μετά τη σύντηξη των γεννητικών κυττάρων, υπάρχουν δύο σύνολα πανομοιότυπων (ομόλογων) χρωμοσωμάτων. Κάθε ζεύγος ομόλογων χρωμοσωμάτων ενός διπλοειδούς οργανισμού (ζυγωτό) προέρχεται από τον πυρήνα του ωαρίου και από τον πυρήνα του σπερματοζωαρίου.

Ως αποτέλεσμα της μείωσης των γεννητικών κυττάρων σε έναν ώριμο οργανισμό, κάθε θυγατρικό κύτταρο περιέχει μόνο ένα από όλα τα ζεύγη ομόλογων χρωμοσωμάτων των αρχικών κυττάρων. Αυτό καθίσταται δυνατό επειδή κατά τη μείωση συμβαίνει μόνο η αντιγραφή του DNA και δύο διαδοχικές διαιρέσεις των πυρήνων. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζονται δύο απλοειδή κύτταρα από ένα διπλοειδές κύτταρο. Κάθε ένα από αυτά τα θυγατρικά κύτταρα περιέχει τα μισά χρωμοσώματα (23) από τον πυρήνα του μητρικού κυττάρου (46). Ως αποτέλεσμα της μείωσης, τα απλοειδή γεννητικά κύτταρα έχουν όχι μόνο μισό αριθμό χρωμοσωμάτων, αλλά και διαφορετική διάταξη γονιδίων στα χρωμοσώματα. Επομένως, ο νέος οργανισμός φέρει όχι μόνο το άθροισμα των χαρακτηριστικών των γονέων του, αλλά και τα δικά του (ατομικά) χαρακτηριστικά.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]