Τι είναι η κυτταρική διαίρεση; Διαδικασία, Κυτταρικός Κύκλος, Μίτωση

Διαίρεση κυττάρων

Έχετε παρατηρήσει ποτέ ότι η πληγή επουλώνεται όταν μερικές φορές δαγκώνετε τα χείλη σας ή πονάτε το γόνατό σας σε λίγες μέρες; Πώς πιστεύετε ότι συμβαίνει; Πιστεύετε ότι εμπλέκεται κάποιο είδος μαγείας ή πρέπει να υπάρχει άλλη εξήγηση; Διαβάστε παρακάτω για να μάθετε!

Τι είναι η κυτταρική διαίρεση;

Κάθε μέρα, κάθε ώρα, κάθε δευτερόλεπτο, μια από τις πιο σημαντικές διαδικασίες στη ζωή συμβαίνει στο σώμα σας—τα κύτταρα διαιρούνται. Ως αποτέλεσμα της διαίρεσης των κυττάρων, σχηματίζονται νέα κύτταρα. Ένα μεμονωμένο κελί χωρίζεται σε δύο κελιά, στη συνέχεια χωρίζεται σε τέσσερα κελιά και ούτω καθεξής. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται "κυτταρική διαίρεση" επειδή παράγονται νέα κύτταρα λόγω της διαίρεσης των παλαιών κυττάρων.

Γιατί συμβαίνει η κυτταρική διαίρεση;

Η διαίρεση των κυττάρων συμβαίνει για πολλούς λόγους. Ας υποθέσουμε ότι όταν πληγώνετε το δέρμα στο γόνατό σας, συμβαίνει κυτταρική διαίρεση έτσι ώστε τα κατεστραμμένα ή μη λειτουργικά κύτταρα να αντικαθίστανται εκεί. Τα κύτταρα διαιρούνται επίσης για να επιτρέψουν στα ζωντανά όντα να αναπτυχθούν. Όταν οι οργανισμοί αναπτύσσονται, δεν είναι επειδή τα κύτταρα μεγαλώνουν. Μάλλον, επειδή τα κύτταρα διαιρούνται για να παράγουν όλο και περισσότερα από αυτά. Στο ανθρώπινο σώμα, σχεδόν τρισεκατομμύρια κύτταρα διαιρούνται κάθε μέρα.

Πώς γνωρίζουν τα κύτταρα πότε πρέπει να διαιρούνται;

Κατά τη διάρκεια της κυτταρικής διαίρεσης, το κύτταρο που υφίσταται διαίρεση ονομάζεται «γονικό» κύτταρο. Χωρίζεται σε δύο «κόρη» κύτταρα. Η ίδια διαδικασία επαναλαμβάνεται επανειλημμένα σε αυτό που ονομάζεται κυτταρικός κύκλος.

Η κυτταρική διαίρεση ρυθμίζεται χρησιμοποιώντας χημικά σήματα από ειδικές πρωτεΐνες που ονομάζονται κυκλίνες για να επικοινωνούν μεταξύ τους. Αυτά τα σήματα λειτουργούν σαν διακόπτες για να καθοδηγούν τα κελιά για το πότε να αρχίσουν να διαιρούνται και πότε να σταματήσουν. Η διαδικασία της κατάδυσης σε ένα κύτταρο είναι σημαντική για να μπορέσετε να αναπτυχθείτε και έτσι να επουλωθούν τα κοψίματά σας. Είναι εξίσου σημαντικό για τα κύτταρα να σταματήσουν να διαιρούνται την κατάλληλη στιγμή.

Εάν ένα κύτταρο δεν μπορεί να σταματήσει να διαιρείται όταν υποτίθεται ότι, μπορεί να οδηγήσει σε μια απειλητική για τη ζωή ασθένεια που ονομάζεται καρκίνος. Η έλλειψη ελέγχου της ανάπτυξης αυτών των κυττάρων τα εμποδίζει να επιδιορθώσουν αποτελεσματικά το DNA τους, προκαλώντας ανώμαλη μίτωση, με αποτέλεσμα μεταλλάξεις που εμποδίζουν τα κύτταρα να παραμείνουν στους ιστούς προέλευσής τους όπως κάνουν συνήθως. Για παράδειγμα, τα καρκινικά επιθηλιακά κύτταρα αποκτούν την ικανότητα να διασχίζουν το βασικό έλασμα και να διεισδύουν στην κυκλοφορία του αίματος του λεμφικού δικτύου, μέσω του οποίου μεταναστεύουν σε άλλα μέρη του σώματος. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται μετάσταση. Οι όγκοι που δίνουν μετάσταση σε απομακρυσμένους ιστούς ονομάζονται κακοήθεις, ενώ εκείνοι που δεν κάνουν περιγράφονται ως καλοήθεις.

Ορισμένα φυσιολογικά κύτταρα, όπως τα κύτταρα του δέρματος, διαιρούνται συνεχώς. Πρέπει να παράγουμε συνεχώς νέα κύτταρα του δέρματος για να αντικαταστήσουμε τα παλιά που χάνουμε. Θα σας εκπλήξει να ξέρετε ότι χάνουμε 30.000 έως 40.000 νεκρά κύτταρα του δέρματος κάθε λεπτό. Πολλά κύτταρα του δέρματος πρέπει να αντικατασταθούν, καθιστώντας τη διαίρεση των κυττάρων στο δέρμα πολύ σημαντική. Άλλα κύτταρα του σώματος, όπως οι νευρώνες ή τα εγκεφαλικά κύτταρα, διαιρούνται πολύ λιγότερο συχνά.

Πόση ώρα διαρκεί ο κυτταρικός κύκλος;

Η διάρκεια του κυτταρικού κύκλου είναι περίπου 10-20 ώρες σε ταχέως αναπτυσσόμενους ενήλικες. Ωστόσο, μπορεί να διακοπεί για αρκετές εβδομάδες ή και μήνες σε ανενεργά κύτταρα ή ακόμα και για μια ζωή σε νευρώνες. Αυτός ο τύπος παρατεταμένης ανακοπής συμβαίνει συνήθως κατά τη φάση G1 του κυτταρικού κύκλου. Μερικές φορές αναφέρεται ως φάση G0.

Σε ορισμένα εμβρυϊκά κύτταρα, όπως αυτά των μυγών των φρούτων, η όλη διαδικασία του κυτταρικού κύκλου και της διαίρεσης συμβαίνει σε μόλις 11 λεπτά. Σε αυτή την περίπτωση, οι φάσεις G1 και G2 είναι μη ανιχνεύσιμες και η μίτωση εναλλάσσεται με τη σύνθεση DNA. Το έμβρυο μιας μύγας φρούτων χρειάζεται μόνο τέσσερα λεπτά για να αντιγράψει το DNA του, ενώ μπορεί να χρειαστούν αρκετές ώρες στα ενήλικα κύτταρα του ίδιου είδους.

Πώς διαιρούνται τα κύτταρα;

Ανάλογα με τον τύπο του κυττάρου, μπορούν να διαιρεθούν με δύο τρόπους - μίτωση και μείωση. Κάθε ένας από αυτούς τους τρόπους κυτταρικής διαίρεσης έχει ιδιαίτερα χαρακτηριστικά. Μία από τις κύριες διαφορές μεταξύ των δύο είναι ότι κατά τη μίτωση, ένα κύτταρο διαιρείται σε δύο που είναι αντίγραφα το ένα του άλλου και περιέχουν τον ίδιο αριθμό χρωμοσωμάτων. Αυτός ο τύπος κυτταρικής διαίρεσης είναι ιδανικός για βασική ανάπτυξη, επισκευή και συντήρηση. Στη μείωση, ένα κύτταρο διαιρείται σε τέσσερα θυγατρικά κύτταρα που περιέχουν τον μισό αριθμό χρωμοσωμάτων. Η μείωση του αριθμού των χρωμοσωμάτων κατά το ήμισυ είναι ζωτικής σημασίας για τη σεξουαλική αναπαραγωγή και επιτρέπει τη γενετική ποικιλότητα.

Ορισμός κυτταρικής διαίρεσης μίτωσης

Η μίτωση είναι η διαδικασία με την οποία τα μη αναπαραγωγικά κύτταρα υφίστανται διαίρεση. Τι είναι τα σωματικά κύτταρα; Λοιπόν, τα σωματικά κύτταρα αποτελούν τους περισσότερους ιστούς και όργανα του σώματός σας, συμπεριλαμβανομένου του δέρματος, των μυών, του εντέρου, των πνευμόνων και των τριχωτών κυττάρων σας. Τα αναπαραγωγικά κύτταρα είναι διαφορετικά από τα σωματικά κύτταρα.

Στη μίτωση, το σημαντικό σημείο που πρέπει να θυμάστε είναι ότι όλα τα θυγατρικά κύτταρα έχουν τα ίδια χρωμοσώματα και DNA με το γονικό κύτταρο. Τα κύτταρα που παράγονται ως αποτέλεσμα της μίτωσης αναφέρονται ως διπλοειδή κύτταρα. Έχουν δύο πλήρη σετ χρωμοσωμάτων. Δεδομένου ότι τα νεοσχηματισμένα κύτταρα έχουν το ίδιο DNA με αυτό του γονικού κυττάρου, δεν δημιουργείται γενετική ποικιλομορφία μέσω της μίτωσης σε φυσιολογικά υγιή κύτταρα.

Ο κυτταρικός κύκλος της μίτωσης

Πριν αρχίσει να διαιρείται ένα κελί, λέγεται ότι βρίσκεται στη «Διαμεσοφάση». Ενώ φαίνεται ότι τα κύτταρα πρέπει να διαιρούνται συνεχώς (καθώς υπάρχουν τρισεκατομμύρια κυτταρικές διαιρέσεις στο σώμα καθημερινά), κάθε κύτταρο παραμένει στη μεσόφαση για τον περισσότερο χρόνο του. Η ενδιάμεση φάση είναι όταν ένα κύτταρο ετοιμάζεται να διαιρεθεί και να ξεκινήσει τον κυτταρικό κύκλο συλλέγοντας θρεπτικά συστατικά και ενέργεια. Επίσης, το γονικό κύτταρο δημιουργεί ένα αντίγραφο του DNA του για να μοιράζεται εξίσου μεταξύ των δύο θυγατρικών κυττάρων.

Υπάρχουν διάφορα βήματα στον κύκλο διαίρεσης της μίτωσης μέσω των οποίων μπορεί να κάνει τα νέα διπλοειδή κύτταρα με επιτυχία

1. Ενδιάμεση φάση
2. Πρόφαση
3. Προμεταφάση
4. Μεταφάση
5. Ανάφαση
6. Telophase
7. Κυτταροκίνηση.

Όταν η κυτταρική διαίρεση συμβαίνει με τη διαδικασία της μίτωσης, μερικά οργανίδια διασπώνται μεταξύ των δύο θυγατρικών κυττάρων. Ας υποθέσουμε ότι τα μιτοχόνδρια μπορούν να αναπτυχθούν και να διαιρεθούν κατά τη διάρκεια της μεσόφασης, έτσι ώστε τα θυγατρικά κύτταρα να λαμβάνουν αρκετά από αυτά τα μιτοχόνδρια. Η συσκευή Golgi, ωστόσο, αποσυντίθεται πριν από τη μίτωση και επανασυναρμολογείται σε κάθε ένα από τα νέα θυγατρικά κύτταρα.

Ορισμός κυτταρικής διαίρεσης μειόζης

Η μείωση είναι η άλλη κύρια διαδικασία μέσω της οποίας διαιρούνται τα κύτταρα. Μέσω αυτής της διαδικασίας, παράγονται αναπαραγωγικά κύτταρα, όπως τα γυναικεία αναπαραγωγικά κύτταρα ή τα αρσενικά αναπαραγωγικά σπερματοζωάρια. Το πιο σημαντικό πράγμα που πρέπει να θυμάστε σχετικά με τη μείωση είναι ότι κάθε νέο κύτταρο περιέχει ένα μοναδικό σύνολο γενετικών πληροφοριών. Μετά τη μείωση, το σπέρμα και τα ωάρια συνδυάζονται για να δημιουργήσουν έναν νέο οργανισμό σε μια σειρά βημάτων.

Η ποικιλομορφία στη γενετική σύνθεση όλων των σεξουαλικά αναπαραγόμενων οργανισμών οφείλεται στη μείωση. Κατά τη διάρκεια της μείωσης, ένα μικρό μέρος κάθε χρωμοσώματος αποσπάται και επανασυνδέεται σε άλλο χρωμόσωμα. Αυτή η διαδικασία αναφέρεται ως «διασταύρωση» ή «γενετικός ανασυνδυασμός». Λόγω αυτού του γενετικού ανασυνδυασμού, τα αδέρφια που παράγονται από ωάρια και σπερματοζωάρια από τους ίδιους δύο γονείς μπορεί να φαίνονται αρκετά διαφορετικά μεταξύ τους.

Ο κυτταρικός κύκλος της Meiosis

Ο κυτταρικός κύκλος της μείωσης αποτελείται από δύο κύρια στάδια διαίρεσης - Μείωση Ι και Μείωση ΙΙ. Η συνέπεια της διαδικασίας μείωσης είναι τέσσερα απλοειδή θυγατρικά κύτταρα που περιέχουν γενετικές πληροφορίες που δεν είναι παρόμοιες μεταξύ τους και με το γονικό κύτταρο.

Κατά τη διάρκεια της μείωσης Ι, ο αριθμός των χρωμοσωμάτων μειώνεται κατά το ήμισυ και συμβαίνει διασταύρωση. Κατά τη διάρκεια της Meiosis II, οι γενετικές πληροφορίες μειώνονται στο μισό στο χρωμόσωμα κάθε κυττάρου. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζονται τέσσερα θυγατρικά κύτταρα γνωστά ως απλοειδείς τύποι κυττάρων. Υπάρχει μόνο ένα μη ζευγαρωμένο σύνολο χρωμοσωμάτων στα απλοειδή κύτταρα – ο μισός αριθμός χρωμοσωμάτων από το γονικό κύτταρο.

Πριν ξεκινήσει η Meiosis 1, το κύτταρο διέρχεται από τη μεσόφαση. Όπως και στη μίτωση, το γονικό κύτταρο χρησιμοποιεί αυτόν τον χρόνο για να προετοιμαστεί για τη διαίρεση των κυττάρων αφομοιώνοντας θρεπτικά συστατικά και ενέργεια και αντιγράφοντας το DNA του. Στα επόμενα στάδια της μείωσης, αυτό το DNA αλλάζει κατά τη διάρκεια του γενετικού ανασυνδυασμού και στη συνέχεια διαιρείται σε τέσσερα απλοειδή θυγατρικά κύτταρα.

Συμπέρασμα

Η διαίρεση ενός κυττάρου είναι μια ζωτική διαδικασία για τη διατήρηση της ζωής όλων των οργανισμών. Η ρύθμισή του είναι εξίσου σημαντική. Κατά τη διαίρεση ενός κυττάρου, το DNA παράγει ένα αντίγραφο του εαυτού του, το οποίο στη συνέχεια διανέμεται σε δύο θυγατρικά κύτταρα. Από την προσεκτική αντιγραφή του DNA μέχρι την τελική διάσπαση του κυττάρου, κάθε φάση της κυτταρικής διαίρεσης πρέπει να προχωρήσει χωρίς προβλήματα εκατομμύρια φορές κατά τη διάρκεια της ζωής ενός οργανισμού.

Συχνές ερωτήσεις

1. Ποιος ανακάλυψε την κυτταρική διαίρεση;

Ένας καθηγητής του 19ου αιώνα, ο Walther Flemming στο Ινστιτούτο Ανατομίας στο Κίεβο της Γερμανίας, ήταν το πρώτο άτομο που κατέγραψε τις λεπτομέρειες της κυτταρικής διαίρεσης.

2. Τι είναι η κυτταρική διαίρεση στα καρκινικά κύτταρα;

Τα κύτταρα στο σώμα σας διαιρούνται συνεχώς. Σύμφωνα με τον ορισμό της κυτταρικής διαίρεσης, τα υγιή κύτταρα διαιρούνται με προσεκτικά ελεγχόμενο τρόπο, προχωρώντας στη διαίρεση μόνο υπό κατάλληλες συνθήκες. Από την άλλη πλευρά, τα καρκινικά κύτταρα διαιρούνται με ανεξέλεγκτο, ανεξέλεγκτο τρόπο. Αυτό οδηγεί στη συσσώρευση των κυττάρων, οδηγώντας σε όγκο.

3. Ποιες είναι οι φάσεις της ενδιάμεσης φάσης;

• G0/ φάση ηρεμίας:Κατά τη διάρκεια αυτής της φάσης, τα κύτταρα ούτε διαιρούνται ούτε προετοιμάζονται για διαίρεση.
• G1/ φάση κενού:Η μεταβολική δραστηριότητα του κυττάρου βρίσκεται σε εξέλιξη κατά τη διάρκεια αυτής της φάσης και αυξάνεται συνεχώς.
• Σ/ φάση σύνθεσης:πραγματοποιείται αντιγραφή ή σύνθεση DNA κατά τη διάρκεια αυτής της φάσης.
• G2/ gap 2 φάση:λαμβάνει χώρα σύνθεση πρωτεϊνών.
• G0/ φάση ηρεμίας:Ορισμένα κύτταρα δεν υφίστανται περαιτέρω διαίρεση. Αντίθετα, εγκαταλείπουν τη φάση G1 και εισέρχονται σε ένα ανενεργό στάδιο, γνωστό ως στάδιο ηρεμίας του κυτταρικού κύκλου.