माइटोसिस के दौरान कोशिका का क्या होता है। मिटोसिस, इसके चरण और जैविक महत्व। समसूत्रण के असामान्य रूप

कोशिका विभाजन की प्रक्रिया के बिना जीवों का विकास और वृद्धि असंभव है। प्रकृति में, विभाजन के कई प्रकार और तरीके हैं। इस लेख में, हम संक्षेप में और स्पष्ट रूप से समसूत्रण और अर्धसूत्रीविभाजन के बारे में बात करेंगे, इन प्रक्रियाओं के मुख्य अर्थ की व्याख्या करेंगे, और परिचय देंगे कि वे कैसे भिन्न हैं और वे कैसे समान हैं।

पिंजरे का बँटवारा

अप्रत्यक्ष विखंडन, या समसूत्रण की प्रक्रिया प्रकृति में सबसे आम है। यह सभी मौजूदा गैर-सेक्स कोशिकाओं, अर्थात् पेशी, तंत्रिका, उपकला और अन्य के विभाजन पर आधारित है।

मिटोसिस में चार चरण होते हैं: प्रोफ़ेज़, मेटाफ़ेज़, एनाफ़ेज़ और टेलोफ़ेज़। इस प्रक्रिया की मुख्य भूमिका मूल कोशिका से दो पुत्री कोशिकाओं में आनुवंशिक कोड का समान वितरण है। वहीं, नई पीढ़ी की कोशिकाएं मां के समान एक से एक होती हैं।

चावल। 1. समसूत्रण की योजना

विखंडन प्रक्रियाओं के बीच के समय को कहा जाता है अंतरावस्था . सबसे अधिक बार, इंटरफेज़ माइटोसिस की तुलना में बहुत लंबा होता है। इस अवधि की विशेषता है:

• कोशिका में प्रोटीन और एटीपी अणुओं का संश्लेषण;
• गुणसूत्रों का दोहराव और दो बहन क्रोमैटिड्स का निर्माण;
• साइटोप्लाज्म में जीवों की संख्या में वृद्धि।

अर्धसूत्रीविभाजन

रोगाणु कोशिकाओं के विभाजन को अर्धसूत्रीविभाजन कहा जाता है, इसके साथ गुणसूत्रों की संख्या आधी हो जाती है। इस प्रक्रिया की ख़ासियत यह है कि यह दो चरणों में होती है, जो लगातार एक दूसरे का अनुसरण करती है।

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अर्धसूत्रीविभाजन के दो चरणों के बीच का अंतर चरण इतना छोटा है कि यह लगभग अगोचर है।

चावल। 2. अर्धसूत्रीविभाजन की योजना

अर्धसूत्रीविभाजन का जैविक महत्व शुद्ध युग्मकों का निर्माण है जिसमें एक अगुणित होता है, दूसरे शब्दों में, गुणसूत्रों का एक सेट। निषेचन के बाद द्विगुणित बहाल हो जाता है, अर्थात मातृ और पैतृक कोशिकाओं का संलयन। दो युग्मकों के संलयन के परिणामस्वरूप, गुणसूत्रों के एक पूरे सेट के साथ एक युग्मज बनता है।

अर्धसूत्रीविभाजन के दौरान गुणसूत्रों की संख्या में कमी बहुत महत्वपूर्ण है, अन्यथा प्रत्येक विभाजन के साथ गुणसूत्रों की संख्या में वृद्धि होगी। कमी विभाजन के कारण, गुणसूत्रों की एक निरंतर संख्या बनी रहती है।

तुलनात्मक विशेषताएं

समसूत्रण और अर्धसूत्रीविभाजन के बीच का अंतर चरणों की अवधि और उनमें होने वाली प्रक्रियाओं का है। नीचे हम आपको "मिटोसिस और अर्धसूत्रीविभाजन" तालिका प्रदान करते हैं, जो विभाजन के दो तरीकों के बीच मुख्य अंतर को दर्शाता है। अर्धसूत्रीविभाजन के चरण समसूत्रण के समान होते हैं। तुलनात्मक विवरण में आप दो प्रक्रियाओं के बीच समानता और अंतर के बारे में अधिक जान सकते हैं।

चावल। 3. समसूत्री विभाजन और अर्धसूत्रीविभाजन की तुलनात्मक योजना

हमने क्या सीखा?

प्रकृति में, कोशिका विभाजन उनके उद्देश्य के आधार पर भिन्न होता है। इसलिए, उदाहरण के लिए, गैर-सेक्स कोशिकाएं माइटोसिस द्वारा विभाजित होती हैं, और सेक्स कोशिकाएं - अर्धसूत्रीविभाजन द्वारा। इन प्रक्रियाओं में कुछ चरणों में समान विभाजन योजनाएँ होती हैं। मुख्य अंतर गठित नई पीढ़ी की कोशिकाओं में गुणसूत्रों की संख्या की उपस्थिति है। तो, समसूत्रण के दौरान, नवगठित पीढ़ी में एक द्विगुणित सेट होता है, और अर्धसूत्रीविभाजन के दौरान, गुणसूत्रों का एक अगुणित सेट होता है। विभाजन के चरणों का समय भी भिन्न होता है। विभाजन की दोनों विधियाँ जीवों के जीवन में बहुत बड़ी भूमिका निभाती हैं। माइटोसिस के बिना, पुरानी कोशिकाओं का एक भी नवीनीकरण नहीं होता है, ऊतकों और अंगों का प्रजनन होता है। अर्धसूत्रीविभाजन प्रजनन के दौरान एक नवगठित जीव में गुणसूत्रों की निरंतर संख्या बनाए रखने में मदद करता है।

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अंतरावस्था

एक विभाजित कोशिका के समसूत्रण में प्रवेश करने से पहले, यह विकास की अवधि से गुजरता है जिसे इंटरफेज़ कहा जाता है। सामान्य परिस्थितियों में कोशिका के समय का लगभग 90% इंटरफेज़ में व्यतीत किया जा सकता है, जो तीन मुख्य चरणों में होता है:

• चरण G1: डीएनए संश्लेषण से पहले की अवधि। इस चरण में, कोशिका द्रव्यमान में बढ़ जाती है, विभाजन की तैयारी कर रही है।
• एस-चरण:वह अवधि जिसके दौरान डीएनए संश्लेषण होता है। अधिकांश कोशिकाओं में, यह चरण बहुत कम समय में होता है।
• चरण G2:कोशिका आकार में वृद्धि करने के लिए अतिरिक्त प्रोटीन का संश्लेषण जारी रखती है।

इंटरफेज़ के अंतिम भाग में, कोशिका में अभी भी न्यूक्लियोली होता है। नाभिक परमाणु झिल्ली द्वारा सीमित होता है, और दोहराया जाता है, लेकिन क्रोमैटिन के रूप में होता है। एक जोड़ी की प्रतिकृति से बनने वाले सेंट्रीओल्स के दो जोड़े नाभिक के बाहर स्थित होते हैं।

G2 चरण के बाद, समसूत्रण होता है, जो बदले में कई चरणों में होता है और साइटोकाइनेसिस (कोशिका विभाजन) के साथ समाप्त होता है।

माइटोसिस के चरण:

प्रीप्रोफेज (पौधे की कोशिकाओं में)

प्रीप्रोफ़ेज़ माइटोसिस के दौरान एक अतिरिक्त चरण है जो अन्य यूकेरियोट्स जैसे जानवरों या कवक में नहीं होता है। यह प्रोफ़ेज़ से पहले है और दो अलग-अलग घटनाओं की विशेषता है।

प्रीप्रोफ़ेज़ में होने वाले परिवर्तन:

• प्रीप्रोफ़ेज़ बैंड का गठन - नीचे एक घनी सूक्ष्मनलिकाय अंगूठी।
• परमाणु लिफाफे में सूक्ष्मनलिकाएं के न्यूक्लियेशन की शुरुआत।

प्रोफेज़

प्रोफ़ेज़ में, यह असतत गुणसूत्रों में संघनित होता है। परमाणु झिल्ली टूट जाती है, और विभाजन की धुरी कोशिका के विपरीत ध्रुवों पर बन जाती है। प्रोफ़ेज़ (बनाम इंटरफ़ेज़) माइटोटिक प्रक्रिया का पहला सच्चा चरण है।

प्रोफ़ेज़ के दौरान होने वाले परिवर्तन:

• क्रोमैटिन तंतु गुणसूत्रों में बदल जाते हैं, जिनमें से प्रत्येक एक सेंट्रोमियर बनाने के लिए जुड़े होते हैं। विखंडन तंतु, सूक्ष्मनलिकाएं और प्रोटीन से मिलकर बनते हैं।
• पशु कोशिकाओं में, विखंडन तंतु शुरू में संरचनाओं के रूप में दिखाई देते हैं जिन्हें एस्टर कहा जाता है जो प्रत्येक जोड़ी सेंट्रीओल्स को घेरते हैं।
• सेंट्रीओल्स के दो जोड़े (इंटरफ़ेज़ में एक जोड़ी की प्रतिकृति से बनते हैं) उनके बीच बनने वाले सूक्ष्मनलिकाएं के बढ़ाव के कारण कोशिका के विपरीत ध्रुवों की ओर एक दूसरे से दूर चले जाते हैं।

प्रोमेटाफेज

प्रोमेटाफ़ेज़ यूकेरियोटिक दैहिक कोशिकाओं में प्रोफ़ेज़ और पूर्ववर्ती मेटाफ़ेज़ के बाद माइटोसिस का चरण है। कुछ स्रोत प्रोमेटाफ़ेज़ में होने वाली प्रक्रियाओं को लेट प्रोफ़ेज़ और मेटाफ़ेज़ के प्रारंभिक चरण के लिए जिम्मेदार ठहराते हैं।

प्रोमेटाफ़ेज़ में होने वाले परिवर्तन:

• परमाणु लिफाफा बिखर जाता है।
• ध्रुवीय तंतु, जो सूक्ष्मनलिकाएं हैं जो धुरी के तंतु बनाते हैं, प्रत्येक ध्रुव से कोशिका के भूमध्य रेखा तक जाते हैं।
• काइनेटोकोर, जो गुणसूत्रों के सेंट्रोमियर में विशिष्ट क्षेत्र होते हैं, एक प्रकार के सूक्ष्मनलिका से जुड़ते हैं जिन्हें किनेटोकोर फिलामेंट्स कहा जाता है।
• कीनेटोकोर के तंतु विखंडन धुरी के साथ "बातचीत" करते हैं।
• गुणसूत्र कोशिका के केंद्र की ओर पलायन करना शुरू कर देते हैं।

मेटाफ़ेज़

मेटाफ़ेज़ में, विखंडन तंतु पूरी तरह से विकसित होते हैं, और गुणसूत्र मेटाफ़ेज़ (भूमध्यरेखीय) प्लेट (दो ध्रुवों से समान दूरी पर स्थित समतल) पर संरेखित होते हैं।

मेटाफ़ेज़ में होने वाले परिवर्तन:

• परमाणु झिल्ली पूरी तरह से गायब हो जाती है।
• जंतु कोशिकाओं में, दो जोड़े विपरीत दिशाओं में कोशिका के ध्रुवों की ओर विचलन करते हैं।
• ध्रुवीय तंतु (सूक्ष्मनलिकाएं जो धुरी के तंतुओं को बनाती हैं) ध्रुवों से केंद्र तक फैलती रहती हैं। क्रोमोसोम बेतरतीब ढंग से तब तक चलते हैं जब तक कि वे सेंट्रोमियर के दोनों ओर ध्रुवीय तंतुओं से (अपने किनेटोकोर्स के माध्यम से) संलग्न नहीं हो जाते।
• क्रोमोसोम मेटाफ़ेज़ प्लेट पर स्पिंडल पोल पर समकोण पर संरेखित होते हैं।
• क्रोमोसोम मेटाफ़ेज़ प्लेट पर ध्रुवीय तंतुओं के समान बलों द्वारा रखे जाते हैं, जो उनके सेंट्रोमियर पर दबाव डालते हैं।

एनाफ़ेज़

एनाफेज में, युग्मित गुणसूत्र () अलग हो जाते हैं और कोशिका के विपरीत छोर (ध्रुवों) की ओर बढ़ने लगते हैं। स्पिंडल फाइबर, क्रोमैटिड्स से जुड़े नहीं, सेल को फैलाते और लंबा करते हैं। एनाफेज के अंत में, प्रत्येक ध्रुव में गुणसूत्रों का एक पूरा संकलन होता है।

एनाफेज में होने वाले परिवर्तन:

• प्रत्येक व्यक्तिगत गुणसूत्र में जोड़े अलग-अलग होने लगते हैं।
• एक बार जब युग्मित बहन क्रोमैटिड एक दूसरे से अलग हो जाते हैं, तो प्रत्येक को "पूर्ण" गुणसूत्र माना जाता है। उन्हें बेटी गुणसूत्र कहा जाता है।
• विभाजन धुरी की सहायता से, वे कोशिका के विपरीत छोर पर ध्रुवों पर चले जाते हैं।
• बेटी गुणसूत्र पहले सेंट्रोमियर में चले जाते हैं, और कीनेटोकोर तंतु ध्रुवों के पास गुणसूत्रों से छोटे हो जाते हैं।
• टेलोफ़ेज़ की तैयारी में, एनाफ़ेज़ के दौरान कोशिका के दो ध्रुव भी एक दूसरे से दूर चले जाते हैं। एनाफेज के अंत में, प्रत्येक ध्रुव में गुणसूत्रों का एक पूरा संकलन होता है।
• साइटोकाइनेसिस की प्रक्रिया शुरू होती है (मूल कोशिका के साइटोप्लाज्म का पृथक्करण), जो टेलोफ़ेज़ के बाद समाप्त होती है।

टीलोफ़ेज़

टेलोफ़ेज़ में, गुणसूत्र नई बेटी कोशिकाओं के नाभिक तक पहुँचते हैं।

टेलोफ़ेज़ में होने वाले परिवर्तन:

• ध्रुवीय तंतु लंबे होते रहते हैं।
• विपरीत ध्रुवों पर नाभिक बनने लगते हैं।
• नए नाभिकों की नाभिकीय झिल्लियाँ मातृ कोशिका के नाभिकीय झिल्ली के अवशेषों और एंडोमेम्ब्रेन सिस्टम के टुकड़ों से बनती हैं।
• न्यूक्लियोलस प्रकट होता है।
• गुणसूत्रों के क्रोमैटिन तंतु घाव रहित होते हैं।
• इन परिवर्तनों के बाद, टेलोफ़ेज़ और माइटोसिस मूल रूप से पूर्ण हो जाते हैं, और एक कोशिका की आनुवंशिक सामग्री को दो भागों में विभाजित किया जाता है।

साइटोकाइनेसिस

साइटोकिनेसिस एक कोशिका के कोशिका द्रव्य का विभाजन है। यह एनाफेज में माइटोसिस के अंत से पहले शुरू होता है और टेलोफेज के तुरंत बाद समाप्त होता है। साइटोकिनेसिस के अंत में, दो आनुवंशिक रूप से समान बेटी कोशिकाएं बनती हैं।

अनुजात कोशिकाएं

माइटोसिस और साइटोकाइनेसिस के अंत में, गुणसूत्र दो बेटी कोशिकाओं के बीच समान रूप से वितरित किए जाते हैं। ये कोशिकाएं समान होती हैं, जिनमें से प्रत्येक में गुणसूत्रों का एक पूरा सेट होता है।

समसूत्री विभाजन द्वारा उत्पन्न कोशिकाएँ किसके द्वारा उत्पन्न कोशिकाओं से भिन्न होती हैं। अर्धसूत्रीविभाजन चार बेटी कोशिकाओं का निर्माण करता है। इन कोशिकाओं में मूल कोशिका से आधे गुणसूत्र होते हैं। अर्धसूत्रीविभाजन से गुजरना। जब निषेचन के दौरान रोगाणु कोशिकाएं विभाजित होती हैं, तो अगुणित कोशिकाएं द्विगुणित कोशिकाएं बन जाती हैं।

G1 चरण को गहन जैवसंश्लेषण प्रक्रियाओं की बहाली की विशेषता है, जो माइटोसिस के दौरान तेजी से धीमा हो जाता है, और साइटोकाइनेसिस के थोड़े समय के लिए पूरी तरह से बंद हो जाता है। इस चरण के दौरान कुल प्रोटीन सामग्री लगातार बढ़ जाती है। अधिकांश कोशिकाओं के लिए, G1 चरण में एक महत्वपूर्ण बिंदु होता है, तथाकथित प्रतिबंध बिंदु। इसके पारित होने के दौरान, कोशिका में आंतरिक परिवर्तन होते हैं, जिसके बाद कोशिका को कोशिका चक्र के सभी बाद के चरणों से गुजरना पड़ता है। एस और जी 2 चरणों के बीच की सीमा पदार्थ की उपस्थिति से निर्धारित होती है - एस-चरण उत्प्रेरक।

G2 चरण को माइटोसिस की शुरुआत के लिए कोशिका की तैयारी की अवधि के रूप में माना जाता है। इसकी अवधि अन्य अवधियों की तुलना में कम होती है। इसमें विखंडन प्रोटीन (ट्यूबुलिन) का संश्लेषण होता है और क्रोमेटिन संघनन में शामिल प्रोटीनों का फास्फारिलीकरण देखा जाता है।

प्रोफ़ेज़ के दौरान, दो समानांतर प्रक्रियाएं होती हैं। यह क्रोमैटिन का क्रमिक संघनन है, स्पष्ट रूप से दिखाई देने वाले गुणसूत्रों की उपस्थिति और न्यूक्लियोलस का विघटन, साथ ही एक विभाजन धुरी का निर्माण, जो बेटी कोशिकाओं के बीच गुणसूत्रों का सही वितरण सुनिश्चित करता है। इन दो प्रक्रियाओं को परमाणु लिफाफे द्वारा स्थानिक रूप से अलग किया जाता है, जो पूरे प्रोफ़ेज़ में बनी रहती है और केवल इसके अंत में ढह जाती है। अधिकांश जानवरों और कुछ पौधों की कोशिकाओं में सूक्ष्मनलिका संगठन केंद्र कोशिका केंद्र या सेंट्रोसोम होता है। इंटरफेज़ सेल में, यह नाभिक के किनारे स्थित होता है। केन्द्रक के मध्य भाग में दो केन्द्रक एक दूसरे से समकोण पर इसकी सामग्री में डूबे होते हैं। प्रोटीन ट्यूबिलिन द्वारा बनाई गई कई ट्यूब सेंट्रोसोम के परिधीय भाग से निकलती हैं। वे इंटरफेज़ सेल में भी मौजूद होते हैं, इसमें एक साइटोस्केलेटन बनाते हैं। सूक्ष्मनलिकाएं बहुत तेजी से असेंबली और डिस्सेप्लर की स्थिति में हैं। वे अस्थिर हैं और उनकी सरणी लगातार अद्यतन की जाती है। उदाहरण के लिए, इन विट्रो संवर्धित फाइब्रोब्लास्ट कोशिकाओं में, सूक्ष्मनलिकाएं का औसत जीवनकाल 10 मिनट से कम होता है। माइटोसिस की शुरुआत में, साइटोप्लाज्म के सूक्ष्मनलिकाएं विघटित हो जाती हैं, और फिर उनकी वसूली शुरू हो जाती है। सबसे पहले, वे परमाणु क्षेत्र में दिखाई देते हैं, एक उज्ज्वल संरचना बनाते हैं - एक तारा। इसके गठन का केंद्र सेंट्रोसोम है। सूक्ष्मनलिकाएं ध्रुवीय संरचनाएं हैं क्योंकि ट्यूबिलिन अणु जिनसे वे बनते हैं, एक निश्चित तरीके से उन्मुख होते हैं। इसका एक सिरा दूसरों की तुलना में तीन गुना तेजी से लंबा होता है। तेजी से बढ़ने वाले सिरों को प्लस एंड कहा जाता है, धीमी गति से बढ़ने वाला माइनस एंड। साथ ही सिरों को विकास की दिशा में आगे की ओर उन्मुख किया जाता है। सेंट्रीओल एक छोटा बेलनाकार अंग है जो लगभग 0.2 µm मोटा और 0.4 µm लंबा होता है। इसकी दीवार तीन नलिकाओं के नौ समूहों से बनी है। त्रिक में एक नलिका पूर्ण होती है और उससे लगी हुई दो नलिकाएं अपूर्ण होती हैं। प्रत्येक त्रिक का झुकाव केंद्रीय अक्ष की ओर होता है। पड़ोसी ट्रिपल क्रॉस-लिंक द्वारा परस्पर जुड़े हुए हैं। नए सेंट्रीओल्स मौजूदा सेंट्रीओल्स को दोगुना करके ही पैदा होते हैं। यह प्रक्रिया एस-चरण में डीएनए संश्लेषण के समय के साथ मेल खाती है। G1 अवधि में, एक जोड़ी बनाने वाले सेंट्रीओल्स कई माइक्रोन से अलग हो जाते हैं। फिर, प्रत्येक सेंट्रीओल पर, इसके मध्य भाग में, एक समकोण पर एक बेटी सेंट्रीओल बनाया जाता है। बेटी सेंट्रीओल्स की वृद्धि G2 चरण में पूरी हो जाती है, लेकिन वे अभी भी सेंट्रोसोम सामग्री के एक ही द्रव्यमान में डूबे रहते हैं। प्रोफ़ेज़ की शुरुआत में, सेंट्रीओल्स की प्रत्येक जोड़ी एक अलग सेंट्रोसोम का हिस्सा बन जाती है, जिसमें से सूक्ष्मनलिकाएं का एक रेडियल बंडल निकलता है - एक तारा। गठित तारे कोर के दोनों किनारों पर एक दूसरे से दूर चले जाते हैं, बाद में विखंडन धुरी के ध्रुव बन जाते हैं।

प्रोमेटाफ़ेज़ ईपीएस अंशों से अप्रभेद्य झिल्ली के टुकड़ों में परमाणु लिफाफे के तेजी से विघटन के साथ शुरू होता है। उन्हें गुणसूत्रों और विभाजन धुरी द्वारा कोशिका की परिधि में स्थानांतरित कर दिया जाता है। क्रोमोसोम के सेंट्रोमियर पर एक प्रोटीन कॉम्प्लेक्स बनता है, जो इलेक्ट्रॉनिक तस्वीरों में लैमेलर थ्री-लेयर स्ट्रक्चर - किनेटोकोर जैसा दिखता है। दोनों क्रोमैटिड प्रत्येक में एक कीनेटोकोर होता है, जिससे विखंडन धुरी के प्रोटीन सूक्ष्मनलिकाएं जुड़ी होती हैं। आणविक आनुवंशिकी के तरीकों का उपयोग करते हुए, यह पाया गया कि किनेटोकोर्स के विशिष्ट डिजाइन को निर्धारित करने वाली जानकारी सेंट्रोमियर क्षेत्र में डीएनए न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम में निहित है। गुणसूत्र कीनेटोकोर्स से जुड़ी धुरी सूक्ष्मनलिकाएं बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं; सबसे पहले, वे विभाजन के धुरी के सापेक्ष प्रत्येक गुणसूत्र को उन्मुख करते हैं ताकि इसके दो कीनेटोकोर्स कोशिका के विपरीत ध्रुवों का सामना करें। दूसरा, सूक्ष्मनलिकाएं गुणसूत्रों को स्थानांतरित करती हैं ताकि उनके सेंट्रोमियर कोशिका के भूमध्य रेखा के तल में हों। स्तनधारी कोशिकाओं में यह प्रक्रिया 10 से 20 मिनट तक चलती है और प्रोमेटाफेज के अंत तक पूरी हो जाती है। प्रत्येक कीनेटोकोर से जुड़े सूक्ष्मनलिकाएं की संख्या प्रजातियों के बीच भिन्न होती है। मनुष्यों में, खमीर में उनमें से 20 से 40 होते हैं - 1. साथ ही सूक्ष्मनलिकाएं के सिरे गुणसूत्रों से बंधते हैं। कीनेटोकोर सूक्ष्मनलिकाएं के अलावा, धुरी में ध्रुव सूक्ष्मनलिकाएं भी होती हैं, जो विपरीत ध्रुवों से फैली होती हैं और विशेष प्रोटीन द्वारा भूमध्य रेखा पर जुड़ी होती हैं। सूक्ष्मनलिकाएं जो सेंट्रोसोम से निकलती हैं और विभाजन की धुरी में शामिल नहीं होती हैं, उन्हें एस्ट्रल कहा जाता है, वे एक तारा बनाते हैं।

मेटाफ़ेज़। समसूत्रण के एक महत्वपूर्ण भाग पर कब्जा करता है। इसे दो विशेषताओं द्वारा आसानी से पहचाना जा सकता है: एक द्विध्रुवीय धुरी संरचना और एक मेटाफ़ेज़ गुणसूत्र प्लेट। यह कोशिका की अपेक्षाकृत स्थिर अवस्था है; कई कोशिकाओं को मेटाफ़ेज़ में कई घंटों या दिनों के लिए छोड़ा जा सकता है यदि उनका इलाज ऐसे पदार्थों के साथ किया जाता है जो स्पिंडल ट्यूबों को डीपोलीमराइज़ करते हैं। एजेंट को हटाने के बाद, माइटोटिक स्पिंडल पुन: उत्पन्न करने में सक्षम होता है और कोशिका माइटोसिस को पूरा करने में सक्षम होती है।

एनाफेज सभी गुणसूत्रों के बहन क्रोमैटिड्स में तेजी से तुल्यकालिक विभाजन के साथ शुरू होता है, जिनमें से प्रत्येक का अपना किनेटोकोर होता है। क्रोमोसोम का क्रोमैटिड में विभाजन सेंट्रोमियर क्षेत्र में डीएनए प्रतिकृति के साथ जुड़ा हुआ है। इतने छोटे क्षेत्र की प्रतिकृति कुछ ही सेकंड में होती है। एनाफेज की शुरुआत का संकेत साइटोसोल से आता है, यह कैल्शियम आयनों की एकाग्रता में 10 गुना की अल्पकालिक तेजी से वृद्धि के साथ जुड़ा हुआ है। इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी ने दिखाया कि धुरी के ध्रुवों पर कैल्शियम से भरपूर झिल्लीदार पुटिकाओं का संचय होता है। एनाफेज संकेत के जवाब में, बहन क्रोमैटिड ध्रुवों की ओर बढ़ना शुरू कर देते हैं। यह पहले कीनेटोकोर नलिकाओं (एनाफेज ए) के छोटा होने के कारण होता है, और फिर ध्रुवीय सूक्ष्मनलिकाएं (एनाफेज बी) के बढ़ाव से जुड़े स्वयं ध्रुवों के प्रसार के कारण होता है। प्रक्रियाएं अपेक्षाकृत स्वतंत्र हैं, जैसा कि जहरों के प्रति उनकी अलग संवेदनशीलता से संकेत मिलता है। विभिन्न जीवों में, गुणसूत्रों के अंतिम विचलन में एनाफेज ए और एनाफेज बी का योगदान अलग-अलग होता है। उदाहरण के लिए, स्तनधारी कोशिकाओं में, एनाफेज बी एनाफेज ए के बाद शुरू होता है और तब समाप्त होता है जब स्पिंडल मेटाफेज की तुलना में 1.5-2 गुना अधिक लंबाई तक पहुंच जाता है। प्रोटोजोआ में, एनाफेज बी प्रबल होता है, जिससे स्पिंडल 15 गुना लंबा हो जाता है। कीनेटोकोर नलिकाओं का छोटा होना उनके विध्रुवण द्वारा आगे बढ़ता है। सबयूनिट प्लस एंड से खो जाते हैं, यानी। कीनेटोकोर की ओर से, परिणामस्वरूप, कीनेटोकोर गुणसूत्र के साथ ध्रुव की ओर बढ़ता है। ध्रुवीय सूक्ष्मनलिकाएं के लिए। फिर एनाफेज में, वे इकट्ठे हो जाते हैं और ध्रुवों के विचलन के रूप में बढ़ जाते हैं। एनाफेज के अंत तक, गुणसूत्र कोशिका के ध्रुवों पर दो समान समूहों में पूरी तरह से अलग हो जाते हैं।

न्यूक्लियस और साइटोप्लाज्म का विभाजन जुड़ा हुआ है। माइटोटिक स्पिंडल इसमें महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। पशु कोशिकाओं में, पहले से ही एनाफेज में, स्पिंडल भूमध्य रेखा के विमान में एक विखंडन फ़रो दिखाई देता है। इसे समसूत्री धुरी की लंबी धुरी पर समकोण पर रखा गया है। खांचे का निर्माण सिकुड़ा हुआ वलय की गतिविधि के कारण होता है, जो कोशिका झिल्ली के नीचे स्थित होता है। इसमें सबसे पतले धागे होते हैं - एक्टिन फिलामेंट्स। सिकुड़ी हुई अंगूठी में इतनी ताकत होती है कि वह सेल में डाली गई एक पतली कांच की सुई को मोड़ सकती है। जैसे-जैसे खांचा गहरा होता है, सिकुड़ा हुआ वलय की मोटाई नहीं बढ़ती है, क्योंकि इसकी त्रिज्या कम होने पर फिलामेंट्स का हिस्सा खो जाता है। साइटोकाइनेसिस के पूरा होने के बाद, सिकुड़ा हुआ वलय पूरी तरह से विघटित हो जाता है, और विखंडन फ़रो के क्षेत्र में प्लाज्मा झिल्ली सिकुड़ जाती है। कुछ समय के लिए, नवगठित कोशिकाओं के संपर्क के क्षेत्र में, बारीकी से पैक किए गए सूक्ष्मनलिकाएं के अवशेषों का एक शरीर रहता है। कठोर कोशिका झिल्ली वाले पादप कोशिकाओं में, कोशिका द्रव्य को संतति कोशिकाओं के बीच की सीमा पर एक नई दीवार के निर्माण द्वारा विभाजित किया जाता है। पादप कोशिकाओं में संकुचनशील वलय नहीं होता है। कोशिका के भूमध्य रेखा के तल में, एक फ्राग्मोप्लास्ट बनता है, जो धीरे-धीरे कोशिका के केंद्र से इसकी परिधि तक फैलता है, जब तक कि बढ़ती कोशिका प्लेट मातृ कोशिका के प्लाज्मा झिल्ली तक नहीं पहुंच जाती। झिल्ली फ्यूज हो जाती है, परिणामी कोशिकाओं को पूरी तरह से अलग कर देती है।

समसूत्री चक्र के चरणों का क्रम अंजीर में दिखाया गया है। चार।

चावल। 4. समसूत्रीविभाजन के चरण

प्रोफ़ेज़।प्रोफ़ेज़ में, नाभिक बड़ा हो जाता है, और इसमें गुणसूत्र धागे स्पष्ट रूप से दिखाई देने लगते हैं, जो इस समय पहले से ही सर्पिल होते हैं।

इंटरफेज़ में दोहराव के बाद प्रत्येक गुणसूत्र में दो बहन क्रोमैटिड होते हैं जो एक सेंट्रोमियर से जुड़े होते हैं। प्रोफ़ेज़ के अंत में, परमाणु लिफाफा और न्यूक्लियोली आमतौर पर गायब हो जाते हैं। कभी-कभी न्यूक्लियोलस माइटोसिस के अगले चरण में गायब हो जाता है। तैयारियों पर, कोई हमेशा जल्दी और देर से आने वाले भविष्यवाणियां ढूंढ सकता है और उनकी एक दूसरे के साथ तुलना कर सकता है। परिवर्तन स्पष्ट रूप से दिखाई दे रहे हैं: नाभिक और नाभिक का खोल गायब हो जाता है। देर से प्रोफ़ेज़ में क्रोमोसोमल किस्में अधिक स्पष्ट रूप से देखी जाती हैं, और यह नोटिस करना असामान्य नहीं है कि वे दोगुने हैं। प्रोफ़ेज़ में, सेंट्रीओल्स का विचलन भी होता है, जो कोशिका के दो ध्रुवों का निर्माण करते हैं।

प्रोमेटाफेजएंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम (चित्र 5) के टुकड़ों से अप्रभेद्य छोटे टुकड़ों में परमाणु लिफाफे के तेजी से विघटन के साथ शुरू होता है। प्रोमेटाफेज में सेंट्रोमियर के प्रत्येक तरफ क्रोमोसोम विशेष संरचनाएं बनाते हैं जिन्हें किनेटोकोर्स कहा जाता है। वे सूक्ष्मनलिकाएं के एक विशेष समूह से जुड़ते हैं जिन्हें किनेटोकोर फिलामेंट्स या किनेटोकोर सूक्ष्मनलिकाएं कहा जाता है। ये तंतु प्रत्येक गुणसूत्र के दोनों ओर से विस्तारित होते हैं, विपरीत दिशाओं में चलते हैं, और द्विध्रुवीय धुरी के तंतुओं के साथ परस्पर क्रिया करते हैं। इस मामले में, गुणसूत्र तीव्रता से आगे बढ़ना शुरू करते हैं।

चावल। 5. एक गैर-वर्णकीय कोशिका में प्रोमेटाफेज (जनक तारे की आकृति पंक्तिबद्ध होती है)। हेडेनहैन के अनुसार लोहे के हेमटॉक्सिलिन से सना हुआ। औसत आवर्धन

मेटाफ़ेज़।परमाणु लिफाफा गायब होने के बाद, यह देखा जा सकता है कि गुणसूत्र अधिकतम स्पाइरलाइज़ेशन तक पहुँच चुके हैं, छोटे हो जाते हैं और उसी तल में स्थित कोशिका के भूमध्य रेखा की ओर बढ़ते हैं। कोशिका के ध्रुवों पर स्थित सेंट्रीओल्स विभाजन की धुरी का निर्माण पूरा करते हैं, और इसके धागे सेंट्रोमियर क्षेत्र में गुणसूत्रों से जुड़े होते हैं। सभी गुणसूत्रों के केन्द्रक एक ही भूमध्यरेखीय तल में होते हैं, और भुजाएँ ऊपर या नीचे स्थित हो सकती हैं। गुणसूत्रों की यह स्थिति आकृति विज्ञान की गिनती और अध्ययन के लिए सुविधाजनक है।

एनाफ़ेज़विखंडन तकला फिलामेंट्स के संकुचन के साथ शुरू होता है, जिसके कारण यह ऊपर या नीचे स्थित हो सकता है। यह सब गुणसूत्रों की संख्या गिनने, उनकी आकृति विज्ञान का अध्ययन करने और सेंट्रोमियर को विभाजित करने के लिए सुविधाजनक है। माइटोसिस के एनाफेज में, दो क्रोमैटिड गुणसूत्रों में से प्रत्येक का सेंट्रोमेरिक क्षेत्र विभाजित हो जाता है, जिससे बहन क्रोमैटिड अलग हो जाते हैं और स्वतंत्र गुणसूत्रों में उनका परिवर्तन हो जाता है (गुणसूत्रों और डीएनए अणुओं की संख्या का औपचारिक अनुपात 4n4c है)।

इस प्रकार आनुवंशिक सामग्री का सटीक वितरण होता है, और प्रत्येक ध्रुव पर गुणसूत्रों की संख्या उतनी ही होती है जितनी मूल कोशिका में दोहराए जाने से पहले थी।

क्रोमैटिड्स का ध्रुवों तक आना स्ट्रेचिंग फिलामेंट्स के संकुचन और माइटोटिक स्पिंडल के सपोर्टिंग फिलामेंट्स के बढ़ाव के कारण होता है।

टेलोफ़ेज़।मातृ कोशिका के ध्रुवों में गुणसूत्रों के विचलन के पूरा होने के बाद, टेलोफ़ेज़ में दो बेटी कोशिकाएं बनती हैं, जिनमें से प्रत्येक को मातृ कोशिका के एकल-क्रोमैटिड गुणसूत्रों का एक पूरा सेट प्राप्त होता है (प्रत्येक बेटी कोशिकाओं के लिए सूत्र 2n2c)।

टेलोफ़ेज़ में, प्रत्येक ध्रुव पर गुणसूत्र अवक्षेपण से गुजरते हैं, अर्थात। प्रोफ़ेज़ में जो होता है उसके विपरीत प्रक्रिया। गुणसूत्रों की आकृति अपनी स्पष्टता खो देती है, माइटोटिक धुरी नष्ट हो जाती है, परमाणु लिफाफा बहाल हो जाता है और नाभिक दिखाई देते हैं। कोशिका नाभिक के विभाजन को कैरियोकिनेसिस (चित्र 6) कहा जाता है।

फिर, फ्रैग्मोप्लास्ट से एक कोशिका भित्ति बनती है, जो साइटोप्लाज्म की संपूर्ण सामग्री को दो समान भागों में विभाजित करती है। इस प्रक्रिया को साइटोकाइनेसिस कहते हैं। इस प्रकार माइटोसिस समाप्त होता है।

चावल। 6. विभिन्न पौधों में समसूत्री विभाजन के चरण

चावल। 7. एक काल्पनिक जीव (2n = 2) पीढ़ियों में समसूत्री चक्र के दौरान समजात गुणसूत्रों और उनमें निहित जीनों का वितरण और जीवों के अलैंगिक प्रजनन के मामले में जीवन की आनुवंशिक निरंतरता।

बुनियादी नियम और अवधारणाएं: एनाफेज; डॉटर सेल; इंटरफेज़; मातृ (माता-पिता) कोशिका; मेटाफ़ेज़; समसूत्रण (अवधि एम); माइटोटिक (सेलुलर) चक्र; पोस्टसिंथेटिक अवधि (जी 2); प्रीसिंथेटिक अवधि (जी 1); प्रोफ़ेज़; बहन क्रोमैटिड्स; सिंथेटिक अवधि (एस); टेलोफ़ेज़; क्रोमैटिड; क्रोमैटिन; गुणसूत्र; सेंट्रोमियर।

कोशिका चक्र एक कोशिका के एक विभाजन से दूसरे विभाजन तक के जीवन की अवधि है। इंटरफेज़ और डिवीजन अवधियों से मिलकर बनता है। विभिन्न जीवों में कोशिका चक्र की अवधि भिन्न होती है (बैक्टीरिया में - 20-30 मिनट, यूकेरियोटिक कोशिकाओं में - 10-80 घंटे)।

अंतरावस्था

अंतरावस्था (अक्षांश से। इंटर- के बीच, चरणों- उपस्थिति) कोशिका विभाजन या विभाजन से उसकी मृत्यु के बीच की अवधि है। कोशिका विभाजन से उसकी मृत्यु तक की अवधि एक बहुकोशिकीय जीव की कोशिकाओं के लिए विशिष्ट है, जो विभाजन के बाद, ऐसा करने की अपनी क्षमता खो चुके हैं (एरिथ्रोसाइट्स, तंत्रिका कोशिकाएं, आदि)। इंटरफेज़ सेल चक्र के लगभग 90% हिस्से पर कब्जा कर लेता है।

इंटरफेज़ में शामिल हैं:

1) प्रीसिंथेटिक अवधि (जी 1) - जैवसंश्लेषण की गहन प्रक्रियाएँ शुरू होती हैं, कोशिका बढ़ती है, आकार में वृद्धि होती है। यह मृत्यु से पहले की अवधि में है कि बहुकोशिकीय जीवों की कोशिकाएं बनी रहती हैं, जो विभाजित करने की क्षमता खो चुकी हैं;

2) कृत्रिम (एस) - डीएनए का दोहरीकरण, गुणसूत्र होते हैं (कोशिका टेट्राप्लोइड बन जाती है), सेंट्रीओल्स दोगुने हो जाते हैं, यदि कोई हो;

3) पोस्टसिंथेटिक (जी 2) - मूल रूप से, कोशिका में संश्लेषण की प्रक्रिया बंद हो जाती है, कोशिका विभाजन के लिए तैयार की जा रही है।

कोशिका विभाजन होता है प्रत्यक्ष(एमिटोसिस) और अप्रत्यक्ष(माइटोसिस, अर्धसूत्रीविभाजन)।

अमिटोसिस

अमिटोसिस - प्रत्यक्ष कोशिका विभाजन, जिसमें विभाजन तंत्र नहीं बनता है। कुंडलाकार कसना के कारण नाभिक विभाजित होता है। आनुवंशिक जानकारी का कोई समान वितरण नहीं है। प्रकृति में, सिलिअट्स के मैक्रोन्यूक्लि (बड़े नाभिक), स्तनधारियों में अपरा कोशिकाएं अमिटोसिस द्वारा विभाजित होती हैं। कैंसर कोशिकाएं अमिटोसिस द्वारा विभाजित हो सकती हैं।

अप्रत्यक्ष विभाजन एक विभाजन तंत्र के गठन से जुड़ा है। विभाजन तंत्र में ऐसे घटक शामिल होते हैं जो कोशिकाओं (डिवीजन स्पिंडल, सेंट्रोमियर, यदि कोई हो, सेंट्रीओल्स) के बीच गुणसूत्रों का समान वितरण सुनिश्चित करते हैं। कोशिका विभाजन को सशर्त रूप से परमाणु विभाजन में विभाजित किया जा सकता है ( पिंजरे का बँटवारा) और कोशिका द्रव्य का विभाजन ( साइटोकाइनेसिस) उत्तरार्द्ध परमाणु विखंडन के अंत की ओर शुरू होता है। मिटोसिस और अर्धसूत्रीविभाजन प्रकृति में सबसे आम हैं। कभी-कभी मिल जाता है एंडोमाइटोसिस- अप्रत्यक्ष विखंडन जो उसके खोल को नष्ट किए बिना नाभिक में होता है।

पिंजरे का बँटवारा

पिंजरे का बँटवारा - यह एक अप्रत्यक्ष कोशिका विभाजन है, जिसमें माँ से समान आनुवंशिक जानकारी वाली दो संतति कोशिकाएँ बनती हैं।

माइटोसिस के चरण:

1) प्रोफेज़ - क्रोमैटिन संघनन (संघनन) होता है, क्रोमैटिड्स सर्पिलाइज़ और छोटा (एक प्रकाश माइक्रोस्कोप में दिखाई देने लगते हैं), न्यूक्लियोली और परमाणु झिल्ली गायब हो जाते हैं, एक विखंडन स्पिंडल बनता है, इसके धागे क्रोमोसोम के सेंट्रोमियर से जुड़े होते हैं, सेंट्रीओल्स विभाजित होते हैं और अलग हो जाते हैं सेल के ध्रुव;

2) मेटाफ़ेज़ - गुणसूत्र अधिकतम रूप से सर्पिल होते हैं और भूमध्य रेखा (भूमध्यरेखीय प्लेट में) के साथ स्थित होते हैं, समरूप गुणसूत्र कंधे से कंधा मिलाकर स्थित होते हैं;

3) पश्चावस्था - धुरी के तंतु एक साथ सिकुड़ते हैं और गुणसूत्रों को ध्रुवों तक खींचते हैं (गुणसूत्र एकल-क्रोमैटिड बन जाते हैं), समसूत्रण का सबसे छोटा चरण;

4) टीलोफ़ेज़ - क्रोमोसोम डिस्पिरलाइज करते हैं, न्यूक्लियोली, न्यूक्लियर लिफाफा बनते हैं, साइटोप्लाज्म विभाजन शुरू होता है।

मिटोसिस मुख्य रूप से दैहिक कोशिकाओं की विशेषता है। मिटोसिस गुणसूत्रों की एक निरंतर संख्या बनाए रखता है। कोशिकाओं की संख्या में वृद्धि को बढ़ावा देता है, इसलिए, यह वृद्धि, पुनर्जनन, वनस्पति प्रजनन के दौरान मनाया जाता है।

अर्धसूत्रीविभाजन

अर्धसूत्रीविभाजन (ग्रीक से। अर्धसूत्रीविभाजन- कमी) एक अप्रत्यक्ष कमी कोशिका विभाजन है, जिसमें गैर-समान आनुवंशिक जानकारी वाली मां से चार बेटी कोशिकाएं बनती हैं।

दो विभाग हैं: अर्धसूत्रीविभाजन I और अर्धसूत्रीविभाजन II। इंटरफेज़ I माइटोसिस से पहले इंटरफेज़ के समान है। इंटरफेज़ की पोस्टसिंथेटिक अवधि में, प्रोटीन संश्लेषण की प्रक्रिया रुकती नहीं है और पहले डिवीजन के प्रोफ़ेज़ में जारी रहती है।

अर्धसूत्रीविभाजन I:

– प्रोफ़ेज़ I - गुणसूत्र सर्पिल हो जाते हैं, न्यूक्लियोलस और परमाणु लिफाफा गायब हो जाते हैं, एक विखंडन धुरी का निर्माण होता है, समरूप गुणसूत्र निकट आते हैं और बहन क्रोमैटिड्स (जैसे एक महल में बिजली) के साथ चिपक जाते हैं - होता है विकार, इस प्रकार गठन टेट्राड्स, या द्विसंयोजक, गुणसूत्रों का एक क्रॉसओवर और साइटों का आदान-प्रदान बनता है - बदलते हुए, फिर समजातीय गुणसूत्र एक दूसरे को पीछे हटाते हैं, लेकिन उन क्षेत्रों में जुड़े रहते हैं जहां क्रॉसिंग-ओवर हुआ था; संश्लेषण प्रक्रियाएं पूरी हो गई हैं;

– मेटाफ़ेज़ I - गुणसूत्र भूमध्य रेखा के साथ स्थित होते हैं, समरूप - दो-क्रोमैटिड गुणसूत्र भूमध्य रेखा के दोनों किनारों पर एक दूसरे के विपरीत स्थित होते हैं;

– एनाफेज I - विभाजन के धुरी तंतु एक साथ सिकुड़ते हैं, एक समरूप दो-क्रोमैटिड गुणसूत्र के साथ ध्रुवों तक खिंचते हैं;

– टेलोफ़ेज़ I (यदि कोई हो) - गुणसूत्र अवक्षेपित होते हैं, न्यूक्लियोलस और परमाणु लिफाफा बनते हैं, साइटोप्लाज्म का वितरण होता है (जो कोशिकाएं बनती हैं वे अगुणित होती हैं)।

इंटरफेज़ II(यदि कोई हो): कोई डीएनए दोहराव नहीं होता है।

अर्धसूत्रीविभाजन II:

– प्रोफ़ेज़ II - क्रोमोसोम सघन हो जाते हैं, न्यूक्लियोलस और न्यूक्लियर मेम्ब्रेन गायब हो जाते हैं, एक विखंडन स्पिंडल बनता है;

– मेटाफ़ेज़ II - गुणसूत्र भूमध्य रेखा के साथ स्थित होते हैं;

– एनाफेज II - धुरी के तंतुओं के एक साथ संकुचन के साथ गुणसूत्र ध्रुवों की ओर विचरण करते हैं;

– टेलोफ़ेज़ II - क्रोमोसोम निराश हो जाते हैं, न्यूक्लियोलस और न्यूक्लियर लिफाफा बनते हैं, साइटोप्लाज्म विभाजित होता है।

अर्धसूत्रीविभाजन रोगाणु कोशिकाओं के निर्माण से पहले होता है। यह रोगाणु कोशिकाओं के संलयन के दौरान, प्रजातियों के गुणसूत्रों की संख्या (कैरियोटाइप) की स्थिरता बनाए रखने की अनुमति देता है। संयुक्त परिवर्तनशीलता प्रदान करता है।