مرحله تقسیم هستهای: رقص پیچیده سلول برای تولید مثل
چرخه سلولی: زمینهساز تقسیم
سلولها همیشه در حال تقسیم نیستند. آنها بیشتر عمر خود را در دورهای به نام اینترفاز۴ سپری میکنند که در آن برای تقسیم بعدی آماده میشوند. اینترفاز خود شامل سه مرحله اصلی است:
| فاز | شرح فعالیت سلول | نماد |
|---|---|---|
| فاز G1 | سلول رشد میکند و اندامکهای جدید میسازد. | Growth 1 |
| فاز S | سلول DNA خود را تکثیر میکند. هر کروموزوم۵ اکنون از دو کروماتید۶ خواهری تشکیل شده است. | Synthesis |
| فاز G2 | سلول برای تقسیم نهایی بررسیهای نهایی را انجام داده و مواد لازم را تولید میکند. | Growth 2 |
پس از اتمام موفقیتآمیز اینترفاز، سلول وارد مرحله تقسیم هستهای یا فاز M میشود. فرآیند میتوز معمولاً تنها حدود یک ساعت به طول میانجامد، در حالی که اینترفاز ممکن است ساعتها، روزها یا حتی (در برخی سلولها) طول بکشد.
میتوز: تقسیم دقیق هسته
میتوز یک فرآیند پیوسته است، اما برای درک بهتر، آن را به چهار مرحله مجزا تقسیم میکنیم: پروفاز، متافاز، آنافاز و تلوفاز. هدف نهایی میتوز، تقسیم هسته سلول مادر به دو هسته کاملاً یکسان است که هر کدام دارای مجموعه کاملی از کروموزومها هستند.
گامهای چهارگانه میتوز
۱. پروفاز۷ (آمادهسازی): در این مرحله، کروموزومها که در اینترفاز به صورت رشتههای درهم و نامشخص بودند، فشرده و قابل رؤیت میشوند. هر کروموزوم از دو کروماتید خواهری یکسان تشکیل شده که در نقطهای به نام سانترومر۸ به هم متصل هستند. غشای هسته شروع به ناپدید شدن میکند و در سلولهای جانوری، دو اندامک کوچک به نام سانتریول۹ به قطبهای مخالف سلول حرکت کرده و رشتههای دوک تقسیم۱۰ را تشکیل میدهند.
۲. متافاز۱۱ (تراز وسط): کروموزومها به وسیله رشتههای دوک در صفحه استوایی سلول، دقیقاً در وسط، ردیف میشوند. این تراز دقیق تضمین میکند که وقتی کروموزومها جدا میشوند، هر سلول دختر یک کپی کامل از هر کروموزوم را دریافت کند.
۳. آنافاز۱۲ (جدایی): این کوتاهترین مرحله میتوز است. در این مرحله، سانترومر هر کروموزوم تقسیم میشود و کروماتیدهای خواهری از هم جدا میشوند. هر کروماتید که اکنون یک کروموزوم مستقل محسوب میشود، به وسیله رشتههای دوک به سمت قطبهای مخالف سلول کشیده میشود. در پایان این مرحله، دو قطب سلول دارای مجموعه کروموزومهای کاملاً یکسانی هستند.
۴. تلوفاز۱۳ (پایان): در این مرحله پایانی، کروموزومهایی که به قطبها رسیدهاند، شروع به باز شدن و از حالت فشرده خارج میکنند. دور هر مجموعه کروموزوم، یک غشای هسته جدید تشکیل میشود. رشتههای دوک نیز ناپدید میشوند. در این نقطه، تقسیم هسته به طور رسمی به پایان رسیده و دو هسته جدید در درون یک سلول تشکیل شدهاند.
| مرحله | رویداد کلیدی | وضعیت کروموزومها |
|---|---|---|
| پروفاز | فشرده شدن کروموزومها و تشکیل دوک | قابل رؤیت شدن |
| متافاز | ردیف شدن کروموزومها در صفحه استوایی | در وسط سلول |
| آنافاز | جدایی کروماتیدهای خواهری | در حرکت به سمت قطبها |
| تلوفاز | تشکیل غشای هسته حول کروموزومها | در دو قطب سلول |
سیتوکینز: تقسیم نهایی سلول
با پایان میتوز، سلول هنوز تقسیم نشده است و دو هسته در درون آن وجود دارد. سیتوکینز فرآیندی است که سیتوپلاسم و اندامکهای سلول مادر را بین دو سلول دختر تقسیم میکند و در نهایت آنها را از هم جدا میسازد. مکانیسم سیتوکینز در سلولهای جانوری و گیاهی متفاوت است.
در سلولهای جانوری: یک حلقه انقباضی از رشتههای پروتئینی درست در زیر غشای سلول و در محل صفحه استوایی سابق تشکیل میشود. این حلقه مانند بند یک کیسه پول، منقبض میشود و یک شیار تقسیم ایجاد میکند که به تدریج عمیقتر شده تا سلول را به دو نیم کند.
در سلولهای گیاهی: از آنجایی که سلولهای گیاهی دیواره سلولی سخت دارند، نمیتوانند شیار تقسیم ایجاد کنند. در عوض، وزیکولهای۱۴ گلژی در صفحه استوایی جمع شده و با هم ادغام میشوند تا پلاکت سلولی را تشکیل دهند. این پلاکت گسترش یافته و در نهایت به دیواره سلولی کامل برای هر دو سلول دختر تبدیل میشود.
میتوز در خدمت رشد و ترمیم بدن
اهمیت میتوز و سیتوکینز در زندگی روزمره ما کاملاً ملموس است. هنگامی که یک برش کوچک روی دست شما بهبود مییابد، سلولهای پوست اطراف زخم با سرعت زیادی تقسیم میتوزی را انجام میدهند تا سلولهای جدید تولید کرده و بافت از دست رفته را جایگزین کنند. رشد کودکان نیز نتیجه مستقیم تقسیم سلولی است. وقتی یک بذر جوانه میزند و به یک گیاه بزرگ تبدیل میشود، تمام این رشد حاصل میلیاردها بار تقسیم میتوزی سلولهای آن است. حتی جایگزینی سلولهای فرسوده، مانند سلولهای پوششی روده یا گلبولهای قرمز خون، به این فرآیند وابسته است.
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
پاسخ: خیر. در برخی سلولها، میتوز چندین بار پشت سر هم رخ میدهد بدون اینکه سیتوکینز انجام شود. این امر منجر به تشکیل سلولهای چند هستهای میشود. یک مثال بارز، برخی از سلولهای ماهیچهای اسکلتی در بدن انسان هستند که دارای چندین هسته میباشند.
پاسخ: میتوز برای تولید مثل غیرجنسی، رشد و ترمیم استفاده میشود و در پایان، دو سلول دختر تولید میکند که از نظر ژنتیکی کاملاً شبیه سلول مادر هستند. در مقابل، میوز برای تولید مثل جنسی (تولید گامتها یا سلولهای جنسی مانند اسپرم و تخمک) استفاده میشود و در پایان، چهار سلول دختر تولید میکند که هر کدام تنها نیمی از کروموزومهای سلول مادر را دارند و از نظر ژنتیکی با یکدیگر و با سلول مادر متفاوت هستند.
پاسخ: خطا در میتوز، مانند عدم جدایی صحیح کروموزومها (بیتفکیکی۱۶)، میتواند منجر به ایجاد سلولهای دختر با تعداد کروموزوم غیرعادی شود. این وضعیت که آنوپلوئیدی نام دارد، میتواند باعث بیماریهای جدی شود. برای مثال، سندرم داون۱۷ به دلیل وجود یک کروموزوم شماره 21 اضافی در سلولها ایجاد میشود.
پاورقی
۱ مرحله تقسیم هستهای (Mitotic Phase / M Phase)
۲ میتوز (Mitosis)
۳ سیتوکینز (Cytokinesis)
۴ اینترفاز (Interphase)
۵ کروموزوم (Chromosome)
۶ کروماتید (Chromatid)
۷ پروفاز (Prophase)
۸ سانترومر (Centromere)
۹ سانتریول (Centriole)
۱۰ دوک تقسیم (Mitotic Spindle)
۱۱ متافاز (Metaphase)
۱۲ آنافاز (Anaphase)
۱۳ تلوفاز (Telophase)
۱۴ وزیکول (Vesicle)
۱۵ میوز (Meiosis)
۱۶ بیتفکیکی (Nondisjunction)
۱۷ سندرم داون (Down Syndrome)
