कोशिका जीवन चक्र: इंटरफ़ेज़ (विभाजन के लिए कोशिका की तैयारी की अवधि) और माइटोसिस (विभाजन)। कोशिका विभाजन

3.4. कोशिका चक्र

मूल कोशिका को विभाजित करने से कोशिकाओं की संख्या में वृद्धि होती है। कोशिका विभाजन आमतौर पर क्रोमोसोमल तंत्र और डीएनए संश्लेषण के पुनर्विकास से पहले होता है।

कोशिका के विभाजन से लेकर अगले विभाजन या मृत्यु तक के समय को कोशिका (जीवन) चक्र कहा जाता है।

जीवन के दौरान, कोशिकाएँ बढ़ती हैं, विभेदित होती हैं, कुछ कार्य करती हैं, गुणा करती हैं और मर जाती हैं।

कोशिका चक्र में, कोई माइटोटिक चक्र को अलग कर सकता है, जिसमें विभाजन के लिए कोशिकाओं की तैयारी और स्वयं विभाजन शामिल है। जीवन चक्र में ऐसे समय होते हैं जब कोशिकाएं कुछ कार्य करती हैं (चित्र 53)।

चावल। 53. माइटोटिक चक्र और कोशिका के जीवन चक्र के बीच संबंध की योजना (त्सानेव और मार्कोव से, 1964)। आंतरिक चक्र कोशिका प्रजनन के चक्र का प्रतिनिधित्व करता है, जो विभाजन के पूरा होने के तुरंत बाद एक नए माइटोटिक चक्र की तैयारी शुरू करता है। माइटोटिक चक्र का संभावित परिणाम दिखाया गया है; ए - दो नई (बेटी) कोशिकाओं का निर्माण; बी - कोशिका शरीर के विभाजन के बिना नाभिक का विभाजन - एक बहुकेंद्रीय कोशिका का निर्माण; सी - माइटोसिस केवल क्रोमोसोम विचलन के बिना मेटाफ़ेज़ चरण तक होता है - पॉलीप्लोइडी; डी - डीएनए पुनर्विकास और माइटोसिस में प्रवेश किए बिना कोशिका द्रव्यमान में वृद्धि - पॉलीटेनी। बाहरी वृत्त एक विभेदक कोशिका को दर्शाता है संभावित नतीजेभेदभाव 1 - कोशिका मृत्यु, 2 - कोशिका की समसूत्री विभाजन की क्षमता के नुकसान के साथ अंतिम विशेषज्ञता, 3 - कोशिका का विभाजन चक्र में बिना विभेदन के प्रवेश, 4 - विभेदन के बाद कोशिका का समसूत्री चक्र में प्रवेश। 2सी और 4सी - डीएनए की द्विगुणित और टेट्राप्लोइड मात्रा, 2एन और 4एन - गुणसूत्रों का द्विगुणित और टेट्राप्लोइड सेट।

उच्च कशेरुकियों के शरीर में, सभी कोशिकाएँ लगातार विभाजित नहीं होती हैं। ऐसी विशेष कोशिकाएं हैं जो विभाजित होने की क्षमता खो चुकी हैं (न्यूट्रोफिल, बेसोफिल, ईोसिनोफिल, तंत्रिका कोशिकाएं). अन्य कोशिकाएँ लगातार विभाजित होने में सक्षम हैं। वे नवीनीकृत ऊतकों (उपकला) में पाए जाते हैं हेमेटोपोएटिक अंग. उदाहरण के लिए, उपकला कोशिकाएं, हेमेटोपोएटिक कोशिकाएं अस्थि मज्जामृतकों की जगह, लगातार विभाजित हो सकता है।

कई कोशिकाएँ जिनमें प्रजनन नहीं होता सामान्य स्थितियाँ, अंग क्षति के बाद पुनर्प्राप्ति की प्रक्रिया और अंगों और ऊतकों के पुनर्योजी पुनर्जनन में विभाजित होना शुरू हो जाता है।

कोशिका चक्र में कोशिकाएँ होती हैं अलग मात्राडीएनए, इस चक्र के चरण पर निर्भर करता है।

नर और मादा जनन कोशिकाओं में गुणसूत्रों (एन) और डीएनए (सी) की मात्रा का एक अगुणित सेट होता है। निषेचन के दौरान, इन कोशिकाओं का संलयन होता है, जिसके परिणामस्वरूप गुणसूत्रों के 2n सेट और 4c मात्रा वाले डीएनए के साथ एक द्विगुणित कोशिका का निर्माण होता है।

डीएनए दोहराव इंटरफेज़ की सिंथेटिक अवधि के दौरान होता है। इस अवधि के बाद ही कोशिकाएँ विभाजित होने लगती हैं।

3.4.1. विभाजन के लिए एक सेल तैयार करना

कोशिका चक्र में, माइटोसिस को स्वयं और इंटरफेज़ में अलग किया जा सकता है, जिसमें प्रीसिंथेटिक (पोस्टमाइटोटिक) - जी 1 अवधि, सिंथेटिक (एस) अवधि और पोस्टसिंथेटिक (प्रीमिटोटिक) - जी 2 अवधि (छवि 54) शामिल है।

चावल। 54. समसूत्री चक्र द्विगुणित कोशिका(योजना)। जी 0 - विभाजन की तैयारी की प्रक्रियाओं के बिना कोशिका जीवन की अवधि; जी 1 - प्रीसिंथेटिक (पोस्टमाइटोटिक) अवधि। माइटोसिस: पी - प्रोफ़ेज़; एम - मेटाफ़ेज़, ए - एनाफ़ेज़, टी - टेलोफ़ेज़; n - गुणसूत्रों का अगुणित सेट; 2एन - गुणसूत्रों का द्विगुणित सेट; 4एन - गुणसूत्रों का टेट्रोइड सेट; सी गुणसूत्रों के अगुणित सेट के अनुरूप डीएनए की मात्रा है। वृत्त के बाहर, गुणसूत्रों में परिवर्तन को योजनाबद्ध रूप से दिखाया गया है अलग-अलग अवधिकोशिका जीवन चक्र.

विभाजन के लिए कोशिका की तैयारी इंटरफ़ेज़ में होती है। इंटरफेज़ की प्रीसिंथेटिक अवधि सबसे लंबी होती है। यह यूकेरियोट्स में 10 घंटे से लेकर कई दिनों तक रह सकता है (चित्र 55)।

चावल। 55. यूकेरियोट्स में कोशिका चक्र।

प्रीसिंथेटिक अवधि (जी 1) में, जो विभाजन के तुरंत बाद होता है, कोशिकाओं में गुणसूत्रों का द्विगुणित (2एन) सेट और 2सी डीएनए आनुवंशिक सामग्री होती है। इस अवधि के दौरान, कोशिका वृद्धि, प्रोटीन और आरएनए संश्लेषण शुरू होता है। कोशिकाएं डीएनए संश्लेषण (एस-अवधि) के लिए तैयारी कर रही हैं। ऊर्जा चयापचय में शामिल एंजाइमों की गतिविधि बढ़ जाती है (चित्र 56)।

चावल। 56. डीएनए प्रतिकृति और गुणसूत्र। 1 - डबल हेलिक्स खुल जाता है और बेस जोड़े डीएनए एंजाइम हेलिकेज़ द्वारा अलग हो जाते हैं। 2 - न्यूक्लियोटाइड्स डीएनए टेम्पलेट स्ट्रैंड पर उनके पूरक न्यूक्लियोटाइड्स (ए - टी, जी - सी) के विपरीत स्थित होते हैं, हाइड्रोजन बांड बनाए जाते हैं, और न्यूक्लियोटाइड्स एंजाइम डीएनए पोलीमरेज़ का उपयोग करके सहसंयोजक रूप से बंधे होते हैं। 3 - डीएनए की दो संतति श्रृंखलाओं का संश्लेषण किया जाता है विभिन्न तरीके- एक को तुरंत एक सतत श्रृंखला के रूप में बनाया जाता है, और दूसरे को छोटे खंडों में संश्लेषित किया जाता है, जो फिर डीएनए लिगेज द्वारा एक साथ जुड़े होते हैं। 4 - अंतर्वाह मुक्त न्यूक्लियोटाइडखुले डीएनए टेम्पलेट के साथ नए डीएनए अणु बनाने के लिए। 5 - डीएनए डबल हेलिक्स की प्रत्येक प्रति एक माता-पिता और एक बेटी स्ट्रैंड से बनी होती है, इस प्रक्रिया को अर्ध-रूढ़िवादी प्रतिकृति कहा जाता है।

एस (सिंथेटिक) अवधि में, डीएनए अणुओं की प्रतिकृति और प्रोटीन - हिस्टोन का संश्लेषण होता है, जिसके साथ प्रत्येक डीएनए स्ट्रैंड जुड़ा होता है। डीएनए की मात्रा के अनुसार आरएनए संश्लेषण बढ़ता है। प्रतिकृति के दौरान, डीएनए अणु के दो हेलिकॉप्टर खुलते हैं, हाइड्रोजन बंधन टूट जाते हैं, और प्रत्येक नए डीएनए स्ट्रैंड के पुनरुत्पादन के लिए एक टेम्पलेट बन जाता है। नए डीएनए अणुओं का संश्लेषण एंजाइमों की भागीदारी से किया जाता है। दो पुत्री अणुओं में से प्रत्येक में आवश्यक रूप से एक पुराना और एक नया हेलिक्स शामिल होता है। नए अणु पुराने अणुओं के समान हैं। इस प्रकार की प्रतिकृति कहलाती है अर्द्ध रूढ़िवादी. एस अवधि में, सेंट्रीओल्स का दोगुना होना शुरू हो जाता है।

प्रत्येक गुणसूत्र में दो बहन क्रोमैटिड होते हैं और इसमें 4c डीएनए होता है। गुणसूत्रों की संख्या नहीं बदलती (2n)।

डीएनए संश्लेषण की अवधि - माइटोटिक चक्र की एस अवधि - स्तनधारियों में 6-12 घंटे तक रहती है।

पोस्ट-सिंथेटिक अवधि (जी 2) में, आरएनए संश्लेषण होता है, कोशिका विभाजन के लिए आवश्यक एटीपी ऊर्जा जमा होती है, सेंट्रीओल्स, माइटोकॉन्ड्रिया और प्लास्टिड का दोहराव पूरा हो जाता है, जिन प्रोटीनों से एक्रोमैटिन स्पिंडल का निर्माण होता है, उन्हें संश्लेषित किया जाता है, और कोशिका वृद्धि समाप्त हो जाती है। न तो डीएनए सामग्री (4सी) और न ही गुणसूत्रों की संख्या (2एन) बदलती है (चित्र 57)।

चावल। 57. सेंट्रोसोमल चक्र. एक इंटरफ़ेज़ कोशिका में, सेंट्रोसोम दोगुना होकर माइटोटिक स्पिंडल के दो ध्रुव बनाता है। अधिकांश पशु (लेकिन पौधे नहीं) कोशिकाओं में, सेंट्रीओल्स की एक जोड़ी (छोटे काले खंडों की एक जोड़ी के रूप में दिखाई गई) सेंट्रोसोम सामग्री (रंगीन) में अंतर्निहित होती है, जिससे सूक्ष्मनलिकाएं विकसित होती हैं। में निश्चित क्षणचरण जी 1 दो सेंट्रीओल्स कई माइक्रोन से अलग हो जाते हैं। एस चरण के दौरान, प्रत्येक पुराने सेंट्रीओल के पास एक समकोण पर एक बेटी सेंट्रीओल बनना शुरू हो जाता है। संतति सेंट्रीओल्स की वृद्धि आमतौर पर G2 चरण में समाप्त हो जाती है। प्रारंभ में, सेंट्रीओल्स के दोनों जोड़े सेंट्रोसोमल सामग्री के एक ही द्रव्यमान में अंतर्निहित रहते हैं, जिससे एक सेंट्रोसोम बनता है। में प्रारंभिक चरणसेंट्रीओल्स का प्रत्येक जोड़ा एक अलग सूक्ष्मनलिका आयोजन केंद्र का हिस्सा बन जाता है, जहां से सूक्ष्मनलिकाएं का एक रेडियल बंडल फैलता है - एक तारा। दोनों तारे, जो मूल रूप से परमाणु गोले के पास एक साथ स्थित थे, अब एक दूसरे से दूर जा रहे हैं। देर से प्रोफ़ेज़ में, दो सितारों से संबंधित ध्रुवीय सूक्ष्मनलिकाएं के बंडल और एक दूसरे के साथ बातचीत करते हुए चुनिंदा रूप से बढ़ते हैं क्योंकि दोनों केंद्र नाभिक के दोनों किनारों पर विचरण करते हैं। इस तरह, माइटोटिक स्पिंडल जल्दी बनता है।

इस अवधि की अवधि 3-6 घंटे है। अवधि कोशिका चक्रविभिन्न कोशिकाओं के लिए भिन्न, लेकिन किसी दिए गए ऊतक के लिए स्थिर।

उदाहरण के लिए, संस्कृति में कैंसर की कोशिकाएंमनुष्यों में, जी 1 अवधि की अवधि 8.5 घंटे, एस - 6.2 घंटे, जी 2 - 4.6 घंटे है। माइटोसिस की अवधि 0.6 घंटे है। संपूर्ण कोशिका चक्र 19.9 घंटे तक चलता है।

विभाजन के लिए कोशिका तैयार करना

कोशिका की प्रजनन करने की क्षमता जीवित चीजों के मूलभूत गुणों में से एक है। कोशिका विभाजन भ्रूणजनन और पुनर्जनन का आधार है।

समय के साथ कोशिका की संरचनात्मक और कार्यात्मक विशेषताओं में नियमित परिवर्तन सामग्री का निर्माण करते हैं कोशिका जीवन चक्र (कोशिका चक्र)।कोशिका चक्र किसी कोशिका के अस्तित्व की वह अवधि है, जो मातृ कोशिका को विभाजित करके उसके बनने के क्षण से लेकर उसके स्वयं के विभाजन या मृत्यु तक होती है।

एक महत्वपूर्ण घटककोशिका चक्र है माइटोटिक (प्रजनन) चक्र- एक कोशिका को विभाजन के लिए तैयार करने की प्रक्रिया में और विभाजन के दौरान ही घटित होने वाली परस्पर और समय-समन्वित घटनाओं का एक समूह। इसके अलावा, में जीवन चक्रउत्तेजित करता है सेल निष्पादन अवधि बहुकोशिकीय जीव विशिष्ट कार्य,साथ ही आराम की अवधि भी। आराम की अवधि के दौरान, कोशिका का तत्काल भाग्य निर्धारित नहीं होता है: यह या तो माइटोसिस की तैयारी शुरू कर सकता है, या एक निश्चित कार्यात्मक दिशा में विशेषज्ञता शुरू कर सकता है।

अधिकांश कोशिकाओं के लिए माइटोटिक चक्र की अवधि 10 से 50 घंटे तक होती है। इसकी लंबाई काफी भिन्न होती है: बैक्टीरिया के लिए यह 20-30 मिनट होती है, स्लिपर के लिए दिन में 1-2 बार, अमीबा के लिए लगभग 1.5 दिन। चक्र की अवधि उसकी सभी अवधियों की अवधि को बदलकर नियंत्रित की जाती है। बहुकोशिकीय कोशिकाओं में भी विभाजित होने की अलग-अलग क्षमताएँ होती हैं। प्रारंभिक भ्रूणजनन में वे बार-बार विभाजित होते हैं, और वयस्क शरीर में वे ज्यादातर इस क्षमता को खो देते हैं, क्योंकि वे विशिष्ट हो जाते हैं। लेकिन यहां तक ​​कि एक जीव में जो पूर्ण विकास तक पहुंच गया है, कई कोशिकाओं को घिसी-पिटी कोशिकाओं को बदलने के लिए विभाजित करना पड़ता है जो लगातार अलग हो जाती हैं और अंततः, घावों को ठीक करने के लिए नई कोशिकाओं की आवश्यकता होती है।

इसलिए, कोशिकाओं की कुछ आबादी में जीवन भर विभाजन होते रहना चाहिए। इसे ध्यान में रखते हुए सभी कोशिकाओं को विभाजित किया जा सकता है तीन श्रेणियां:

1. उच्च कशेरुकियों के शरीर में सभी कोशिकाएँ लगातार विभाजित नहीं होती हैं। ऐसी विशेष कोशिकाएं हैं जो विभाजित होने की क्षमता खो चुकी हैं (न्यूट्रोफिल, बेसोफिल, ईोसिनोफिल, तंत्रिका कोशिकाएं)। जब तक बच्चा पैदा होता है, तंत्रिका कोशिकाएं अत्यधिक विशिष्ट अवस्था में पहुंच जाती हैं और विभाजित होने की क्षमता खो देती हैं। ओटोजेनेसिस के दौरान, उनकी संख्या लगातार कम हो जाती है। यह परिस्थिति भी एक है अच्छी बाजू; यदि तंत्रिका कोशिकाएँ विभाजित हों, तो उच्चतर तंत्रिका कार्य(याददाश्त, सोच) क्षीण हो जाएगी।

2. कोशिकाओं की एक अन्य श्रेणी भी अत्यधिक विशिष्ट है, लेकिन उनके निरंतर छूटने के कारण, उन्हें नए द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है और यह कार्य उसी पंक्ति की कोशिकाओं द्वारा किया जाता है, लेकिन अभी तक विशिष्ट नहीं हैं और विभाजित करने की क्षमता नहीं खोई है। इन कोशिकाओं को नवीकरण कोशिकाएं कहा जाता है। एक उदाहरण आंतों के उपकला, हेमेटोपोएटिक कोशिकाओं की लगातार नवीनीकृत कोशिकाएं हैं। यहां तक ​​कि कोशिकाएं भी हड्डी का ऊतकअविशिष्ट लोगों से बनने में सक्षम (इसे पुनर्योजी पुनर्जनन के दौरान देखा जा सकता है)। हड्डी का फ्रैक्चर). गैर-विशिष्ट कोशिकाओं की आबादी जो विभाजित करने की क्षमता बनाए रखती है, आमतौर पर स्टेम सेल कहलाती है।

3. कोशिकाओं की तीसरी श्रेणी एक अपवाद है, जब कुछ शर्तों के तहत अत्यधिक विशिष्ट कोशिकाएं माइटोटिक चक्र में प्रवेश कर सकती हैं। इसके बारे मेंउन कोशिकाओं के बारे में जिनका जीवनकाल लंबा होता है और जहां पूर्ण विकास के बाद कोशिका विभाजन शायद ही कभी होता है। एक उदाहरण हेपेटोसाइट्स है। लेकिन यदि किसी प्रायोगिक पशु के लीवर का 2/3 भाग निकाल दिया जाए, तो दो सप्ताह से भी कम समय में यह अपने पिछले आकार में आ जाता है। वही ग्रंथियों की कोशिकाएं हैं जो हार्मोन का उत्पादन करती हैं: में सामान्य स्थितियाँउनमें से केवल कुछ ही प्रजनन करने में सक्षम हैं, और बदली हुई परिस्थितियों में उनमें से अधिकांश विभाजित होना शुरू कर सकते हैं।

समसूत्री चक्र की दो मुख्य घटनाओं के आधार पर इसे प्रतिष्ठित किया जाता है प्रजननऔर डिवाइडिंगसंगत चरण interphaseऔर पिंजरे का बँटवाराशास्त्रीय कोशिका विज्ञान.

में प्रारंभिक खंडइंटरफ़ेज़ (यूकेरियोट्स में 8-10 घंटे) (पोस्टमायोटिक, प्रीसिंथेटिक, या जी 1 अवधि)इंटरफ़ेज़ सेल की संगठनात्मक विशेषताएं बहाल हो जाती हैं, और न्यूक्लियोलस का गठन, जो टेलोफ़ेज़ में शुरू हुआ, पूरा हो गया है। प्रोटीन की एक महत्वपूर्ण (90% तक) मात्रा साइटोप्लाज्म से नाभिक में प्रवेश करती है। साइटोप्लाज्म में, अल्ट्रास्ट्रक्चर के पुनर्गठन के समानांतर, प्रोटीन संश्लेषण तेज हो जाता है। यह कोशिका द्रव्यमान वृद्धि को बढ़ावा देता है। यदि बेटी कोशिका को अगले माइटोटिक चक्र में प्रवेश करना है, तो संश्लेषण निर्देशित हो जाते हैं: डीएनए के रासायनिक अग्रदूत, एंजाइम जो डीएनए पुनर्विकास प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करते हैं, बनते हैं, और एक प्रोटीन संश्लेषित होता है जो इस प्रतिक्रिया को शुरू करता है। इस प्रकार, तैयारी प्रक्रियाएँ पूरी की जाती हैं अगली अवधिइंटरफ़ेज़ - सिंथेटिक। कोशिकाओं में गुणसूत्रों का द्विगुणित समूह होता है 2एन और 2सीआनुवंशिक सामग्री डीएनए (कोशिका का आनुवंशिक सूत्र)।

में कृत्रिमया एस-अवधि (6-10 घंटे)कोशिका में वंशानुगत सामग्री की मात्रा दोगुनी हो जाती है। कुछ अपवादों के साथ दोहराव(डीएनए दोहरीकरण को कभी-कभी कहा जाता है प्रतिकृति,छोड़ने की अवधि दोहरावगुणसूत्रों के दोहराव को दर्शाने के लिए।) डीएनए अर्ध-रूढ़िवादी तरीके से किया जाता है। इसमें एक डीएनए कॉइल का दो श्रृंखलाओं में विचलन होता है, जिसके बाद उनमें से प्रत्येक के पास एक पूरक श्रृंखला का संश्लेषण होता है। परिणामस्वरूप, दो समान कुंडलियाँ दिखाई देती हैं। डीएनए अणु, मातृ अणुओं के पूरक, गुणसूत्र की लंबाई के साथ अलग-अलग टुकड़ों में बनते हैं, न कि एक साथ (अतुल्यकालिक रूप से) अलग - अलग क्षेत्रएक गुणसूत्र, साथ ही विभिन्न गुणसूत्रों पर भी। फिर अनुभाग (प्रतिकृति इकाइयाँ - प्रतिकृतियाँ) नवगठित डीएनए को एक मैक्रोमोलेक्यूल में "सिलाया" जाता है। एक मानव कोशिका में 50,000 से अधिक प्रतिकृतियाँ होती हैं। इनमें से प्रत्येक की लंबाई लगभग 30 माइक्रोन है। ओण्टोजेनेसिस के दौरान उनकी संख्या बदल जाती है। प्रतिकृतियों द्वारा डीएनए पुनरुत्पादन का अर्थ निम्नलिखित तुलनाओं से स्पष्ट हो जाता है। डीएनए संश्लेषण दर 0.5 µm/मिनट है। इस मामले में, लगभग 7 सेमी लंबे एक मानव गुणसूत्र के डीएनए स्ट्रैंड के पुनर्विकास में लगभग तीन महीने लगेंगे। गुणसूत्रों के वे क्षेत्र जहां संश्लेषण प्रारंभ होता है, कहलाते हैं आरंभ बिंदु. शायद वे परमाणु झिल्ली की आंतरिक झिल्ली से इंटरफेज़ गुणसूत्रों के जुड़ाव के स्थान हैं। कोई सोच सकता है कि अलग-अलग अंशों का डीएनए, जिसकी चर्चा नीचे की जाएगी, एस-अवधि के कड़ाई से परिभाषित चरण में दोबारा दोहराया जाता है। इस प्रकार, अधिकांश आरआरएनए जीन अवधि की शुरुआत में डीएनए की नकल करते हैं। साइटोप्लाज्म से नाभिक में प्रवेश करने वाले एक संकेत से पुनर्विकास शुरू हो जाता है, जिसकी प्रकृति स्पष्ट नहीं है। प्रतिकृति में डीएनए संश्लेषण आरएनए संश्लेषण से पहले होता है। एक पिंजरे में, विगत एस-अवधिइंटरफ़ेज़, गुणसूत्रों में आनुवंशिक सामग्री की दोगुनी मात्रा होती है। डीएनए के साथ, आरएनए और प्रोटीन सिंथेटिक अवधि में तीव्रता से बनते हैं, और हिस्टोन की संख्या सख्ती से दोगुनी हो जाती है।

लगभग 1% डी.एन.ए पशु सेलमाइटोकॉन्ड्रिया में स्थित है. माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए का एक छोटा सा हिस्सा सिंथेटिक अवधि में दोहराया जाता है, जबकि मुख्य भाग इंटरफेज़ की पोस्टसिंथेटिक अवधि में दोहराया जाता है। साथ ही, यह ज्ञात है कि उदाहरण के लिए, यकृत कोशिकाओं में माइटोकॉन्ड्रिया का जीवनकाल 10 दिन है। यह ध्यान में रखते हुए कि सामान्य परिस्थितियों में हेपेटोसाइट्स शायद ही कभी विभाजित होते हैं, यह माना जाना चाहिए कि माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए का दोहराव माइटोटिक चक्र के चरणों की परवाह किए बिना हो सकता है। प्रत्येक गुणसूत्र में दो बहन क्रोमैटिड होते हैं ( 2एन), डीएनए शामिल है 4सी.

कृत्रिम अवधि के अंत से समसूत्री विभाजन की शुरुआत तक की समयावधि है पोस्टसिंथेटिक (प्रीमिटोटिक),या जी 2 -अवधिइंटरफ़ेज़ ( 2एन और 4सी) (3-6 घंटे).यह आरएनए और विशेष रूप से प्रोटीन के गहन संश्लेषण की विशेषता है। इंटरफ़ेज़ की शुरुआत की तुलना में साइटोप्लाज्म के द्रव्यमान का दोगुना पूरा हो गया है। कोशिका के समसूत्री विभाजन में प्रवेश करने के लिए यह आवश्यक है। उत्पादित कुछ प्रोटीन (ट्यूबुलिन) का उपयोग बाद में स्पिंडल सूक्ष्मनलिकाएं बनाने के लिए किया जाता है। सिंथेटिक और पोस्टसिंथेटिक अवधि सीधे माइटोसिस से संबंधित हैं। यह हमें इंटरफ़ेज़ की एक विशेष अवधि के दौरान उन्हें अलग करने की अनुमति देता है - पूर्वप्रस्ताव.

अस्तित्व कोशिका विभाजन के तीन तरीके: माइटोसिस, अमिटोसिस, अर्धसूत्रीविभाजन।

कोशिका जीवन चक्र

समय के साथ कोशिका अस्तित्व के पैटर्न

कोशिका की प्रजनन करने की क्षमता जीवित चीजों के मूलभूत गुणों में से एक है। कोशिका विभाजन भ्रूणजनन और पुनर्जनन का आधार है।

समय के साथ कोशिका की संरचनात्मक और कार्यात्मक विशेषताओं में नियमित परिवर्तन सामग्री का निर्माण करते हैं कोशिका जीवन चक्र (कोशिका चक्र)।कोशिका चक्र कोशिका के अस्तित्व की वह अवधि है जो उसके निर्माण के क्षण से लेकर मातृ कोशिका के विभाजन के माध्यम से उसके स्वयं के विभाजन या मृत्यु तक होती है।

कोशिका चक्र का एक महत्वपूर्ण घटक है माइटोटिक (प्रजनन) चक्र- एक कोशिका को विभाजन के लिए तैयार करने की प्रक्रिया में और विभाजन के दौरान ही घटित होने वाली परस्पर और समय-समन्वित घटनाओं का एक समूह। साथ ही, जीवन चक्र भी शामिल है सेल निष्पादन अवधिबहुकोशिकीय जीव विशिष्ट कार्य,साथ ही आराम की अवधि भी। आराम की अवधि के दौरान, कोशिका का तत्काल भाग्य निर्धारित नहीं होता है: यह या तो माइटोसिस की तैयारी शुरू कर सकता है, या एक निश्चित कार्यात्मक दिशा में विशेषज्ञता शुरू कर सकता है।

अधिकांश कोशिकाओं के लिए माइटोटिक चक्र की अवधि 10 से 50 घंटे तक होती है। इसकी लंबाई काफी भिन्न होती है: बैक्टीरिया के लिए यह 20-30 मिनट होती है, स्लिपर के लिए दिन में 1-2 बार, अमीबा के लिए लगभग 1.5 दिन। चक्र की अवधि उसकी सभी अवधियों की अवधि को बदलकर नियंत्रित की जाती है। बहुकोशिकीय कोशिकाओं में भी विभाजित होने की अलग-अलग क्षमताएँ होती हैं। प्रारंभिक भ्रूणजनन में वे बार-बार विभाजित होते हैं, और वयस्क शरीर में वे ज्यादातर इस क्षमता को खो देते हैं, क्योंकि वे विशिष्ट हो जाते हैं। लेकिन यहां तक ​​कि एक जीव में जो पूर्ण विकास तक पहुंच गया है, कई कोशिकाओं को घिसी-पिटी कोशिकाओं को बदलने के लिए विभाजित करना पड़ता है जो लगातार अलग हो जाती हैं और अंततः, घावों को ठीक करने के लिए नई कोशिकाओं की आवश्यकता होती है।

नतीजतन, कोशिकाओं की कुछ आबादी में जीवन भर विभाजन होता रहना चाहिए। इसे ध्यान में रखते हुए सभी कोशिकाओं को विभाजित किया जा सकता है तीन श्रेणियां:

1. उच्च कशेरुकियों के शरीर में सभी कोशिकाएँ लगातार विभाजित नहीं होती हैं। ऐसी विशेष कोशिकाएं हैं जो विभाजित होने की क्षमता खो चुकी हैं (न्यूट्रोफिल, बेसोफिल, ईोसिनोफिल, तंत्रिका कोशिकाएं)। जब तक बच्चा पैदा होता है, तब तक तंत्रिका कोशिकाएं अत्यधिक विशिष्ट अवस्था में पहुंच जाती हैं और विभाजित होने की क्षमता खो देती हैं। ओटोजेनेसिस की प्रक्रिया के दौरान, उनकी संख्या लगातार कम हो जाती है। इस परिस्थिति का एक अच्छा पक्ष भी है; यदि तंत्रिका कोशिकाएं विभाजित हो गईं, तो उच्च तंत्रिका कार्य (याददाश्त, सोच) बाधित हो जाएंगे।

2. कोशिकाओं की एक अन्य श्रेणी भी अत्यधिक विशिष्ट है, लेकिन उनके निरंतर छूटने के कारण, उन्हें नए द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है और यह कार्य उसी पंक्ति की कोशिकाओं द्वारा किया जाता है, लेकिन अभी तक विशिष्ट नहीं हैं और विभाजित करने की क्षमता नहीं खोई है। इन कोशिकाओं को नवीकरण कोशिकाएं कहा जाता है। एक उदाहरण आंतों के उपकला, हेमेटोपोएटिक कोशिकाओं की लगातार नवीनीकृत कोशिकाएं हैं। यहां तक ​​कि अस्थि ऊतक कोशिकाएं भी अविशिष्ट कोशिकाओं से बन सकती हैं (यह हड्डी के फ्रैक्चर के पुनर्योजी पुनर्जनन के दौरान देखा जा सकता है)। गैर-विशिष्ट कोशिकाओं की आबादी जो विभाजित करने की क्षमता बनाए रखती है, आमतौर पर स्टेम सेल कहलाती है।

3. कोशिकाओं की तीसरी श्रेणी एक अपवाद है, जब कुछ शर्तों के तहत अत्यधिक विशिष्ट कोशिकाएं माइटोटिक चक्र में प्रवेश कर सकती हैं। हम उन कोशिकाओं के बारे में बात कर रहे हैं जिनका जीवनकाल लंबा होता है और जहां पूर्ण विकास के बाद कोशिका विभाजन शायद ही कभी होता है। एक उदाहरण हेपेटोसाइट्स है। लेकिन यदि किसी प्रायोगिक पशु के लीवर का 2/3 भाग निकाल दिया जाए, तो दो सप्ताह से भी कम समय में यह अपने पिछले आकार में आ जाता है। हार्मोन पैदा करने वाली ग्रंथियों की कोशिकाएं समान होती हैं: सामान्य परिस्थितियों में, उनमें से केवल कुछ ही प्रजनन करने में सक्षम होते हैं, और बदली हुई परिस्थितियों में, उनमें से अधिकांश विभाजित होना शुरू कर सकते हैं।

समसूत्री चक्र की दो मुख्य घटनाओं के आधार पर इसे प्रतिष्ठित किया जाता है प्रजननऔर डिवाइडिंगसंगत चरण interphaseऔर पिंजरे का बँटवाराशास्त्रीय कोशिका विज्ञान.

इंटरफ़ेज़ की प्रारंभिक अवधि के दौरान (यूकेरियोट्स में)। 8-10 घंटे) (पोस्टमायोटिक, प्रीसिंथेटिक, या जी 1 अवधि)इंटरफ़ेज़ सेल की संगठनात्मक विशेषताएं बहाल हो जाती हैं, और न्यूक्लियोलस का गठन, जो टेलोफ़ेज़ में शुरू हुआ, पूरा हो गया है। प्रोटीन की एक महत्वपूर्ण (90% तक) मात्रा साइटोप्लाज्म से नाभिक में प्रवेश करती है। साइटोप्लाज्म में, अल्ट्रास्ट्रक्चर के पुनर्गठन के समानांतर, प्रोटीन संश्लेषण तेज हो जाता है। यह कोशिका द्रव्यमान वृद्धि को बढ़ावा देता है। यदि बेटी कोशिका अगले माइटोटिक चक्र में प्रवेश करने वाली है, तो संश्लेषण निर्देशित हो जाते हैं: डीएनए के रासायनिक अग्रदूत, एंजाइम जो डीएनए पुनर्विकास प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करते हैं, बनते हैं, और एक प्रोटीन संश्लेषित होता है जो इस प्रतिक्रिया को शुरू करता है। हालाँकि, अगले इंटरफ़ेज़ अवधि - सिंथेटिक एक - के लिए तैयारी की प्रक्रियाएँ कार्यान्वित की जा रही हैं। कोशिकाओं में गुणसूत्रों का द्विगुणित समूह होता है 2एन और 2सीआनुवंशिक सामग्री डीएनए (कोशिका का आनुवंशिक सूत्र)।

में कृत्रिमया एस-अवधि (6-10 घंटे)कोशिका में वंशानुगत सामग्री की मात्रा दोगुनी हो जाती है। कुछ अपवादों के साथ दोहराव(डीएनए दोहरीकरण को कभी-कभी कहा जाता है प्रतिकृति,छोड़ने की अवधि दोहरावगुणसूत्रों के दोहराव को दर्शाने के लिए।) डीएनए अर्ध-रूढ़िवादी तरीके से किया जाता है। इसमें एक डीएनए कॉइल का दो श्रृंखलाओं में विचलन होता है, जिसके बाद उनमें से प्रत्येक के पास एक पूरक श्रृंखला का संश्लेषण होता है। परिणामस्वरूप, दो समान कुंडलियाँ दिखाई देती हैं। डीएनए अणु, मातृ अणुओं के पूरक, गुणसूत्र की लंबाई के साथ अलग-अलग टुकड़ों में बनते हैं, और एक ही गुणसूत्र के विभिन्न भागों में एक साथ (अतुल्यकालिक रूप से) नहीं, साथ ही विभिन्न गुणसूत्रों में भी बनते हैं। फिर अनुभाग (प्रतिकृति इकाइयाँ - प्रतिकृतियाँ) नवगठित डीएनए को एक मैक्रोमोलेक्यूल में "सिलाया" जाता है। एक मानव कोशिका में 50,000 से अधिक प्रतिकृतियाँ होती हैं। इनमें से प्रत्येक की लंबाई लगभग 30 माइक्रोन है। ओण्टोजेनेसिस के दौरान उनकी संख्या बदल जाती है। प्रतिकृतियों द्वारा डीएनए पुनरुत्पादन का अर्थ निम्नलिखित तुलनाओं से स्पष्ट हो जाता है। डीएनए संश्लेषण दर 0.5 µm/मिनट है। इस मामले में, लगभग 7 सेमी लंबे एक मानव गुणसूत्र के डीएनए स्ट्रैंड के पुनर्विकास में लगभग तीन महीने लगेंगे। गुणसूत्रों के वे क्षेत्र जहां संश्लेषण प्रारंभ होता है, कहलाते हैं आरंभ बिंदु. शायद वे परमाणु झिल्ली की आंतरिक झिल्ली से इंटरफेज़ गुणसूत्रों के जुड़ाव के स्थान हैं। कोई सोच सकता है कि अलग-अलग अंशों का डीएनए, जिसकी चर्चा नीचे की जाएगी, एस-अवधि के कड़ाई से परिभाषित चरण में दोबारा दोहराया जाता है। इस प्रकार, अधिकांश आरआरएनए जीन अवधि की शुरुआत में डीएनए की नकल करते हैं। साइटोप्लाज्म से नाभिक में प्रवेश करने वाले एक संकेत से पुनर्विकास शुरू हो जाता है, जिसकी प्रकृति स्पष्ट नहीं है। प्रतिकृति में डीएनए संश्लेषण आरएनए संश्लेषण से पहले होता है। एक कोशिका में जो इंटरफ़ेज़ की एस-अवधि से गुज़री है, गुणसूत्रों में आनुवंशिक सामग्री की मात्रा दोगुनी होती है। डीएनए के साथ, आरएनए और प्रोटीन सिंथेटिक अवधि में तीव्रता से बनते हैं, और हिस्टोन की संख्या सख्ती से दोगुनी हो जाती है।

पशु कोशिका के डीएनए का लगभग 1% माइटोकॉन्ड्रिया में पाया जाता है। माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए का एक छोटा सा हिस्सा सिंथेटिक अवधि में दोहराया जाता है, जबकि मुख्य भाग इंटरफेज़ की पोस्टसिंथेटिक अवधि में दोहराया जाता है। साथ ही, यह ज्ञात है कि उदाहरण के लिए, यकृत कोशिकाओं में माइटोकॉन्ड्रिया का जीवनकाल 10 दिन है। यह ध्यान में रखते हुए कि सामान्य परिस्थितियों में हेपेटोसाइट्स शायद ही कभी विभाजित होते हैं, यह माना जाना चाहिए कि माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए का दोहराव माइटोटिक चक्र के चरणों की परवाह किए बिना हो सकता है। प्रत्येक गुणसूत्र में दो बहन क्रोमैटिड होते हैं ( 2एन), डीएनए शामिल है 4सी.

कृत्रिम अवधि के अंत से समसूत्री विभाजन की शुरुआत तक की समयावधि है पोस्टसिंथेटिक (प्रीमिटोटिक),या जी 2 -अवधिइंटरफ़ेज़ ( 2एन और 4सी) (3-6 घंटे).यह आरएनए और विशेष रूप से प्रोटीन के गहन संश्लेषण की विशेषता है। इंटरफ़ेज़ की शुरुआत की तुलना में साइटोप्लाज्म के द्रव्यमान का दोगुना पूरा हो गया है। कोशिका के समसूत्री विभाजन में प्रवेश करने के लिए यह अत्यंत महत्वपूर्ण है। उत्पादित कुछ प्रोटीन (ट्यूबुलिन) का उपयोग बाद में स्पिंडल सूक्ष्मनलिकाएं बनाने के लिए किया जाता है। सिंथेटिक और पोस्टसिंथेटिक अवधि सीधे माइटोसिस से संबंधित हैं। यह हमें इंटरफ़ेज़ की एक विशेष अवधि के दौरान उन्हें अलग करने की अनुमति देता है - पूर्वप्रस्ताव.

अस्तित्व कोशिका विभाजन के तीन तरीके: माइटोसिस, अमिटोसिस, अर्धसूत्रीविभाजन।

याद करना!

कैसे, के अनुसार कोशिका सिद्धांत, क्या कोशिकाओं की संख्या में वृद्धि हुई है?

नई संतति कोशिकाएँ मातृ कोशिका को विभाजित करके बनती हैं, इसलिए किसी जीव की प्रजनन प्रक्रिया प्रकृति में कोशिकीय होती है।

क्या आपको लगता है कि जीवन प्रत्याशा समान है? अलग - अलग प्रकारबहुकोशिकीय जीव में कोशिकाएँ? अपनी राय का औचित्य सिद्ध करें.

नहीं, अवधि संरचना और निष्पादित कार्यों पर निर्भर करती है

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1. कोशिका का जीवन चक्र क्या है?

कोशिकीय या कोशिका जीवन चक्र किसी कोशिका के प्रकट होने से लेकर विभाजन या मृत्यु तक का जीवन है। कोशिका चक्र को पारंपरिक रूप से दो अवधियों में विभाजित किया गया है: लंबी - इंटरफ़ेज़, और अपेक्षाकृत छोटी - विभाजन।

2. माइटोटिक चक्र में डीएनए दोहराव कैसे होता है? इस प्रक्रिया का जैविक अर्थ समझाइये।

डीएनए दोहराव इंटरफेज़ के सिंथेटिक चरण में होता है। प्रत्येक डीएनए अणु दो समान पुत्री डीएनए अणुओं में बदल जाता है। यह आवश्यक है ताकि कोशिका विभाजन के दौरान प्रत्येक पुत्री कोशिका को डीएनए की अपनी प्रति प्राप्त हो। डीएनए हेलिकेज़ एंजाइम नाइट्रोजनस आधारों के बीच हाइड्रोजन बंधन को तोड़ता है, डीएनए का दोहरा स्ट्रैंड दो एकल स्ट्रैंड में खुलता है। फिर एंजाइम डीएनए पोलीमरेज़ पूरकता के सिद्धांत के अनुसार प्रत्येक एकल स्ट्रैंड को डबल स्ट्रैंड में पूरा करता है। प्रत्येक बेटी के डीएनए में मातृ डीएनए से एक श्रृंखला और एक नव संश्लेषित श्रृंखला होती है - यह अर्ध-रूढ़िवाद का सिद्धांत है। प्रतिसमानांतरता के सिद्धांत के अनुसार, डीएनए श्रृंखलाएं एक दूसरे के विपरीत छोर पर स्थित होती हैं। डीएनए केवल 3" सिरे पर ही विस्तारित हो सकता है, इसलिए प्रत्येक प्रतिकृति कांटे पर दो स्ट्रैंड में से केवल एक को लगातार संश्लेषित किया जाता है। दूसरा स्ट्रैंड (लैगिंग) छोटे (100-200 न्यूक्लियोटाइड्स) ओकाज़ाकी टुकड़ों की मदद से 5" दिशा में बढ़ता है , जिनमें से प्रत्येक 3" दिशा में बढ़ता है, और फिर, डीएनए लिगेज एंजाइम की मदद से, पिछले स्ट्रैंड से जुड़ जाता है। यूकेरियोट्स में प्रतिकृति गति 50-100 न्यूक्लियोटाइड प्रति सेकंड है। प्रत्येक गुणसूत्र में प्रत्येक से कई प्रतिकृति उत्पत्ति होती है कौन से 2 प्रतिकृति कांटे अलग हो जाते हैं; इस संपूर्ण प्रतिकृति में लगभग एक घंटे का समय लगता है। डीएनए दोहरीकरण कहा जाता है कठिन प्रक्रियाइसका स्व-प्रजनन। डीएनए अणुओं के स्वयं-दोगुने होने के गुण के कारण, प्रजनन संभव है, साथ ही किसी जीव द्वारा उसकी संतानों में आनुवंशिकता का संचरण भी संभव है, क्योंकि संरचना और कार्यप्रणाली पर पूरा डेटा जीवों की आनुवंशिक जानकारी में एन्कोड किया गया है। डीएनए अधिकांश सूक्ष्म और स्थूल जीवों की वंशानुगत सामग्री का आधार है। सही नामडीएनए दोहरीकरण की प्रक्रिया - प्रतिकृति (पुनःप्रतिकृति)।

3. माइटोसिस के लिए कोशिका की तैयारी क्या है?

विभाजन के लिए कोशिका की तैयारी के चरण को इंटरफ़ेज़ कहा जाता है। इसे कई कालखंडों में विभाजित किया गया है। प्रीसिंथेटिक अवधि (जी1) कोशिका चक्र की सबसे लंबी अवधि है, जो कोशिका विभाजन (माइटोसिस) के बाद होती है। गुणसूत्रों की संख्या और

डीएनए सामग्री - 2n2c। यू अलग - अलग प्रकारकोशिकाओं में, G1 अवधि कई घंटों से लेकर कई दिनों तक रह सकती है। इस अवधि के दौरान, कोशिका में प्रोटीन, न्यूक्लियोटाइड और सभी प्रकार के आरएनए सक्रिय रूप से संश्लेषित होते हैं, माइटोकॉन्ड्रिया और प्रोप्लास्टिड (पौधों में) विभाजित होते हैं, राइबोसोम और सभी एकल-झिल्ली अंग बनते हैं, कोशिका का आयतन बढ़ता है, ऊर्जा जमा होती है, और डीएनए प्रतिकृति की तैयारी चल रही है। सिंथेटिक अवधि (एस) कोशिका के जीवन की सबसे महत्वपूर्ण अवधि है, जिसके दौरान डीएनए दोहरीकरण (पुनःप्रतिलिपि) होता है। एस पीरियड की अवधि 6 से 10 घंटे तक होती है। इसी समय, हिस्टोन प्रोटीन का सक्रिय संश्लेषण होता है जो गुणसूत्र बनाते हैं और नाभिक में उनका प्रवास होता है। अवधि के अंत तक, प्रत्येक गुणसूत्र में दो बहन क्रोमैटिड होते हैं जो सेंट्रोमियर पर एक दूसरे से जुड़े होते हैं। इस प्रकार, गुणसूत्रों की संख्या नहीं बदलती (2n), लेकिन डीएनए की मात्रा दोगुनी हो जाती है (4c)। पोस्ट-सिंथेटिक अवधि (G2) गुणसूत्र दोहराव के पूरा होने के बाद होती है। यह विभाजन के लिए कोशिका की तैयारी की अवधि है। यह 2-6 घंटे तक चलता है. इस समय, आगामी विभाजन के लिए ऊर्जा सक्रिय रूप से जमा हो रही है, सूक्ष्मनलिका प्रोटीन (ट्यूबुलिन) और नियामक प्रोटीन जो माइटोसिस को ट्रिगर करते हैं, संश्लेषित होते हैं।

4. समसूत्री विभाजन के चरणों का क्रमानुसार वर्णन करें।

माइटोसिस की प्रक्रिया को आमतौर पर चार मुख्य चरणों में विभाजित किया जाता है: प्रोफ़ेज़, मेटाफ़ेज़, एनाफ़ेज़ और टेलोफ़ेज़। चूंकि यह निरंतर है, चरणों का परिवर्तन सुचारू रूप से किया जाता है - एक अदृश्य रूप से दूसरे में गुजरता है। प्रोफ़ेज़ में, नाभिक का आयतन बढ़ जाता है और क्रोमेटिन के सर्पिलीकरण के कारण गुणसूत्र बनते हैं। प्रोफ़ेज़ के अंत तक, यह स्पष्ट है कि प्रत्येक गुणसूत्र में दो क्रोमैटिड होते हैं। न्यूक्लियोली और परमाणु झिल्ली धीरे-धीरे विघटित हो जाते हैं, और गुणसूत्र कोशिका के साइटोप्लाज्म में बेतरतीब ढंग से स्थित दिखाई देते हैं। सेंट्रीओल्स कोशिका के ध्रुवों की ओर मुड़ते हैं। एक एक्रोमैटिन विखंडन स्पिंडल बनता है, जिसके कुछ धागे ध्रुव से ध्रुव तक जाते हैं, और कुछ गुणसूत्रों के सेंट्रोमियर से जुड़े होते हैं। कोशिका में आनुवंशिक सामग्री की सामग्री अपरिवर्तित रहती है (2n4c)। मेटाफ़ेज़ में, गुणसूत्र अधिकतम सर्पिलीकरण तक पहुंचते हैं और कोशिका के भूमध्य रेखा पर एक व्यवस्थित तरीके से व्यवस्थित होते हैं, इसलिए इस अवधि के दौरान उनकी गिनती और अध्ययन किया जाता है। आनुवंशिक सामग्री की सामग्री नहीं बदलती (2n4c)। एनाफ़ेज़ में, प्रत्येक गुणसूत्र दो क्रोमैटिडों में "विभाजित" होता है, जिन्हें तब बेटी गुणसूत्र कहा जाता है। सेंट्रोमियर से जुड़े स्पिंडल स्ट्रैंड सिकुड़ते हैं और क्रोमैटिड्स (बेटी क्रोमोसोम) को कोशिका के विपरीत ध्रुवों की ओर खींचते हैं। प्रत्येक ध्रुव पर कोशिका में आनुवंशिक सामग्री की सामग्री को गुणसूत्रों के द्विगुणित सेट द्वारा दर्शाया जाता है, लेकिन प्रत्येक गुणसूत्र में एक क्रोमैटिड (4n4c) होता है। टेलोफ़ेज़ में, ध्रुवों पर स्थित गुणसूत्र सिकुड़ जाते हैं और कम दिखाई देने लगते हैं। प्रत्येक ध्रुव पर गुणसूत्रों के चारों ओर, साइटोप्लाज्म की झिल्ली संरचनाओं से एक परमाणु झिल्ली बनती है, और नाभिक में न्यूक्लियोली का निर्माण होता है। विखण्डन धुरी नष्ट हो जाती है। इसी समय, साइटोप्लाज्म विभाजित हो रहा है। पुत्री कोशिकाओं में गुणसूत्रों का द्विगुणित समूह होता है, जिनमें से प्रत्येक में एक क्रोमैटिड (2n2c) होता है।

यह इस तथ्य में समाहित है कि माइटोसिस एक बहुकोशिकीय जीव के विकास के दौरान कोशिका पीढ़ियों की एक श्रृंखला में विशेषताओं और गुणों के वंशानुगत संचरण को सुनिश्चित करता है। सटीक और के लिए धन्यवाद वर्दी वितरणमाइटोसिस के दौरान क्रोमोसोम, एक ही जीव की सभी कोशिकाएं आनुवंशिक रूप से समान होती हैं। समसूत्री विभाजनकोशिकाएँ एककोशिकीय और बहुकोशिकीय दोनों जीवों में सभी प्रकार के अलैंगिक प्रजनन का आधार बनती हैं। माइटोसिस जीवन की सबसे महत्वपूर्ण घटनाओं को निर्धारित करता है: ऊतकों और अंगों की वृद्धि, विकास और बहाली असाहवासिक प्रजननजीव.

सोचना! याद करना!

1. बताएं कि पशु और पौधों की कोशिकाओं में माइटोसिस - साइटोप्लाज्म का विभाजन अलग-अलग तरीके से क्यों पूरा होता है।

चूंकि पौधे और पशु जीवों में विभिन्न कोशिकाएँऔर कपड़े. उदाहरण के लिए, विशिष्ट पादप ऊतकों (पूर्णांक, यांत्रिक, प्रवाहकीय) की कोशिकाएँ विभाजन में सक्षम नहीं हैं। इसलिए, पौधे में ऊतक होने चाहिए जिनका एकमात्र कार्य नई कोशिकाओं का निर्माण करना है। पौधों के विकास की संभावना उन्हीं पर निर्भर करती है। ये शैक्षिक ऊतक, या मेरिस्टेम (ग्रीक मेरिस्टोस से - विभाज्य) हैं।

2. कौन सी पादप ऊतक कोशिकाएँ सक्रिय रूप से विभाजित होती हैं और अन्य सभी पादप ऊतकों को जन्म देती हैं?

शैक्षिक ऊतक, या मेरिस्टेम, छोटी पतली दीवार वाली बड़ी-नाभिक कोशिकाओं से बने होते हैं जिनमें प्रोप्लास्टिड, माइटोकॉन्ड्रिया और छोटे रिक्तिकाएं होती हैं, जो एक प्रकाश माइक्रोस्कोप के तहत व्यावहारिक रूप से अप्रभेद्य होती हैं। मेरिस्टेम पौधे की वृद्धि और अन्य सभी प्रकार के ऊतकों के निर्माण को सुनिश्चित करते हैं। उनकी कोशिकाएँ माइटोसिस द्वारा विभाजित होती हैं। प्रत्येक विभाजन के बाद, बहन कोशिकाओं में से एक माँ के गुणों को बरकरार रखती है, जबकि दूसरी जल्द ही विभाजित होना बंद कर देती है और शुरू हो जाती है शुरुआती अवस्थाविभेदन, आगे चलकर एक निश्चित ऊतक की कोशिकाएँ बनाता है।

कोशिका जीवन चक्र

समय के साथ कोशिका अस्तित्व के पैटर्न

कोशिका की प्रजनन करने की क्षमता जीवित चीजों के मूलभूत गुणों में से एक है। कोशिका विभाजन भ्रूणजनन और पुनर्जनन का आधार है।

समय के साथ कोशिका की संरचनात्मक और कार्यात्मक विशेषताओं में नियमित परिवर्तन सामग्री का निर्माण करते हैं कोशिका जीवन चक्र (कोशिका चक्र)।कोशिका चक्र किसी कोशिका के अस्तित्व की वह अवधि है, जो मातृ कोशिका को विभाजित करके उसके बनने के क्षण से लेकर उसके स्वयं के विभाजन या मृत्यु तक होती है।

कोशिका चक्र का एक महत्वपूर्ण घटक है माइटोटिक (प्रजनन) चक्र- एक कोशिका को विभाजन के लिए तैयार करने की प्रक्रिया में और विभाजन के दौरान ही घटित होने वाली परस्पर और समय-समन्वित घटनाओं का एक समूह। इसके अलावा, जीवन चक्र भी शामिल है सेल निष्पादन अवधिबहुकोशिकीय जीव विशिष्ट कार्य,साथ ही आराम की अवधि भी। आराम की अवधि के दौरान, कोशिका का तत्काल भाग्य निर्धारित नहीं होता है: यह या तो माइटोसिस की तैयारी शुरू कर सकता है, या एक निश्चित कार्यात्मक दिशा में विशेषज्ञता शुरू कर सकता है।

अधिकांश कोशिकाओं के लिए माइटोटिक चक्र की अवधि 10 से 50 घंटे तक होती है। इसकी लंबाई काफी भिन्न होती है: बैक्टीरिया के लिए यह 20-30 मिनट होती है, स्लिपर के लिए दिन में 1-2 बार, अमीबा के लिए लगभग 1.5 दिन। चक्र की अवधि उसकी सभी अवधियों की अवधि को बदलकर नियंत्रित की जाती है। बहुकोशिकीय कोशिकाओं में भी विभाजित होने की अलग-अलग क्षमताएँ होती हैं। प्रारंभिक भ्रूणजनन में वे बार-बार विभाजित होते हैं, और वयस्क शरीर में वे ज्यादातर इस क्षमता को खो देते हैं, क्योंकि वे विशिष्ट हो जाते हैं। लेकिन यहां तक ​​कि एक जीव में जो पूर्ण विकास तक पहुंच गया है, कई कोशिकाओं को घिसी-पिटी कोशिकाओं को बदलने के लिए विभाजित करना पड़ता है जो लगातार अलग हो जाती हैं और अंततः, घावों को ठीक करने के लिए नई कोशिकाओं की आवश्यकता होती है।

इसलिए, कोशिकाओं की कुछ आबादी में जीवन भर विभाजन होते रहना चाहिए। इसे ध्यान में रखते हुए सभी कोशिकाओं को विभाजित किया जा सकता है तीन श्रेणियां:

1. उच्च कशेरुकियों के शरीर में सभी कोशिकाएँ लगातार विभाजित नहीं होती हैं। ऐसी विशेष कोशिकाएं हैं जो विभाजित होने की क्षमता खो चुकी हैं (न्यूट्रोफिल, बेसोफिल, ईोसिनोफिल, तंत्रिका कोशिकाएं)। जब तक बच्चा पैदा होता है, तंत्रिका कोशिकाएं अत्यधिक विशिष्ट अवस्था में पहुंच जाती हैं और विभाजित होने की क्षमता खो देती हैं। ओटोजेनेसिस के दौरान, उनकी संख्या लगातार कम हो जाती है। इस परिस्थिति का एक अच्छा पक्ष भी है; यदि तंत्रिका कोशिकाएं विभाजित हो गईं, तो उच्च तंत्रिका कार्य (याददाश्त, सोच) बाधित हो जाएंगे।

2. कोशिकाओं की एक अन्य श्रेणी भी अत्यधिक विशिष्ट है, लेकिन उनके निरंतर छूटने के कारण, उन्हें नए द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है और यह कार्य उसी पंक्ति की कोशिकाओं द्वारा किया जाता है, लेकिन अभी तक विशिष्ट नहीं हैं और विभाजित करने की क्षमता नहीं खोई है। इन कोशिकाओं को नवीकरण कोशिकाएं कहा जाता है। एक उदाहरण आंतों के उपकला, हेमेटोपोएटिक कोशिकाओं की लगातार नवीनीकृत कोशिकाएं हैं। यहां तक ​​कि अस्थि ऊतक कोशिकाएं भी अविशिष्ट कोशिकाओं से बन सकती हैं (यह हड्डी के फ्रैक्चर के पुनर्योजी पुनर्जनन के दौरान देखा जा सकता है)। गैर-विशिष्ट कोशिकाओं की आबादी जो विभाजित करने की क्षमता बनाए रखती है, आमतौर पर स्टेम सेल कहलाती है।

3. कोशिकाओं की तीसरी श्रेणी एक अपवाद है, जब कुछ शर्तों के तहत अत्यधिक विशिष्ट कोशिकाएं माइटोटिक चक्र में प्रवेश कर सकती हैं। हम उन कोशिकाओं के बारे में बात कर रहे हैं जिनका जीवनकाल लंबा होता है और जहां पूर्ण विकास के बाद कोशिका विभाजन शायद ही कभी होता है। एक उदाहरण हेपेटोसाइट्स है। लेकिन यदि किसी प्रायोगिक पशु के लीवर का 2/3 भाग निकाल दिया जाए, तो दो सप्ताह से भी कम समय में यह अपने पिछले आकार में आ जाता है। हार्मोन पैदा करने वाली ग्रंथियों की कोशिकाएं समान होती हैं: सामान्य परिस्थितियों में, उनमें से केवल कुछ ही प्रजनन करने में सक्षम होते हैं, और बदली हुई परिस्थितियों में, उनमें से अधिकांश विभाजित होना शुरू कर सकते हैं।

समसूत्री चक्र की दो मुख्य घटनाओं के आधार पर इसे प्रतिष्ठित किया जाता है प्रजननऔर डिवाइडिंगसंगत चरण interphaseऔर पिंजरे का बँटवाराशास्त्रीय कोशिका विज्ञान.

इंटरफ़ेज़ की प्रारंभिक अवधि के दौरान (यूकेरियोट्स में)। 8-10 घंटे) (पोस्टमायोटिक, प्रीसिंथेटिक, या जी 1 अवधि)इंटरफ़ेज़ सेल की संगठनात्मक विशेषताएं बहाल हो जाती हैं, और न्यूक्लियोलस का गठन, जो टेलोफ़ेज़ में शुरू हुआ, पूरा हो गया है। प्रोटीन की एक महत्वपूर्ण (90% तक) मात्रा साइटोप्लाज्म से नाभिक में प्रवेश करती है। साइटोप्लाज्म में, अल्ट्रास्ट्रक्चर के पुनर्गठन के समानांतर, प्रोटीन संश्लेषण तेज हो जाता है। यह कोशिका द्रव्यमान वृद्धि को बढ़ावा देता है। यदि बेटी कोशिका को अगले माइटोटिक चक्र में प्रवेश करना है, तो संश्लेषण निर्देशित हो जाते हैं: डीएनए के रासायनिक अग्रदूत, एंजाइम जो डीएनए पुनर्विकास प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करते हैं, बनते हैं, और एक प्रोटीन संश्लेषित होता है जो इस प्रतिक्रिया को शुरू करता है। इस प्रकार, इंटरफ़ेज़ की अगली अवधि - सिंथेटिक - के लिए तैयारी की प्रक्रियाएँ पूरी की जाती हैं। कोशिकाओं में गुणसूत्रों का द्विगुणित समूह होता है 2एन और 2सीआनुवंशिक सामग्री डीएनए (कोशिका का आनुवंशिक सूत्र)।

में कृत्रिमया एस-अवधि (6-10 घंटे)कोशिका में वंशानुगत सामग्री की मात्रा दोगुनी हो जाती है। कुछ अपवादों के साथ दोहराव(डीएनए दोहरीकरण को कभी-कभी कहा जाता है प्रतिकृति,छोड़ने की अवधि दोहरावगुणसूत्रों के दोहराव को दर्शाने के लिए।) डीएनए अर्ध-रूढ़िवादी तरीके से किया जाता है। इसमें एक डीएनए कॉइल का दो श्रृंखलाओं में विचलन होता है, जिसके बाद उनमें से प्रत्येक के पास एक पूरक श्रृंखला का संश्लेषण होता है। परिणामस्वरूप, दो समान कुंडलियाँ दिखाई देती हैं। डीएनए अणु, मातृ अणुओं के पूरक, गुणसूत्र की लंबाई के साथ अलग-अलग टुकड़ों में बनते हैं, और एक ही गुणसूत्र के विभिन्न भागों में एक साथ (अतुल्यकालिक रूप से) नहीं, साथ ही विभिन्न गुणसूत्रों में भी बनते हैं। फिर अनुभाग (प्रतिकृति इकाइयाँ - प्रतिकृतियाँ) नवगठित डीएनए को एक मैक्रोमोलेक्यूल में "सिलाया" जाता है। एक मानव कोशिका में 50,000 से अधिक प्रतिकृतियाँ होती हैं। इनमें से प्रत्येक की लंबाई लगभग 30 माइक्रोन है। ओण्टोजेनेसिस के दौरान उनकी संख्या बदल जाती है। प्रतिकृतियों द्वारा डीएनए पुनरुत्पादन का अर्थ निम्नलिखित तुलनाओं से स्पष्ट हो जाता है। डीएनए संश्लेषण दर 0.5 µm/मिनट है। इस मामले में, लगभग 7 सेमी लंबे एक मानव गुणसूत्र के डीएनए स्ट्रैंड के पुनर्विकास में लगभग तीन महीने लगेंगे। गुणसूत्रों के वे क्षेत्र जहां संश्लेषण प्रारंभ होता है, कहलाते हैं आरंभ बिंदु. शायद वे परमाणु झिल्ली की आंतरिक झिल्ली से इंटरफेज़ गुणसूत्रों के जुड़ाव के स्थान हैं। कोई सोच सकता है कि अलग-अलग अंशों का डीएनए, जिसकी चर्चा नीचे की जाएगी, एस-अवधि के कड़ाई से परिभाषित चरण में दोबारा दोहराया जाता है। इस प्रकार, अधिकांश आरआरएनए जीन अवधि की शुरुआत में डीएनए की नकल करते हैं। साइटोप्लाज्म से नाभिक में प्रवेश करने वाले एक संकेत से पुनर्विकास शुरू हो जाता है, जिसकी प्रकृति स्पष्ट नहीं है। प्रतिकृति में डीएनए संश्लेषण आरएनए संश्लेषण से पहले होता है। एक कोशिका में जो इंटरफ़ेज़ की एस-अवधि से गुज़री है, गुणसूत्रों में आनुवंशिक सामग्री की मात्रा दोगुनी होती है। डीएनए के साथ, आरएनए और प्रोटीन सिंथेटिक अवधि में तीव्रता से बनते हैं, और हिस्टोन की संख्या सख्ती से दोगुनी हो जाती है।

पशु कोशिका के डीएनए का लगभग 1% माइटोकॉन्ड्रिया में पाया जाता है। माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए का एक छोटा सा हिस्सा सिंथेटिक अवधि में दोहराया जाता है, जबकि मुख्य भाग इंटरफेज़ की पोस्टसिंथेटिक अवधि में दोहराया जाता है। साथ ही, यह ज्ञात है कि उदाहरण के लिए, यकृत कोशिकाओं में माइटोकॉन्ड्रिया का जीवनकाल 10 दिन है। यह ध्यान में रखते हुए कि सामान्य परिस्थितियों में हेपेटोसाइट्स शायद ही कभी विभाजित होते हैं, यह माना जाना चाहिए कि माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए का दोहराव माइटोटिक चक्र के चरणों की परवाह किए बिना हो सकता है। प्रत्येक गुणसूत्र में दो बहन क्रोमैटिड होते हैं ( 2एन), डीएनए शामिल है 4सी.

कृत्रिम अवधि के अंत से समसूत्री विभाजन की शुरुआत तक की समयावधि है पोस्टसिंथेटिक (प्रीमिटोटिक),या जी 2 -अवधिइंटरफ़ेज़ ( 2एन और 4सी) (3-6 घंटे).यह आरएनए और विशेष रूप से प्रोटीन के गहन संश्लेषण की विशेषता है। इंटरफ़ेज़ की शुरुआत की तुलना में साइटोप्लाज्म के द्रव्यमान का दोगुना पूरा हो गया है। कोशिका के समसूत्री विभाजन में प्रवेश करने के लिए यह आवश्यक है। उत्पादित कुछ प्रोटीन (ट्यूबुलिन) का उपयोग बाद में स्पिंडल सूक्ष्मनलिकाएं बनाने के लिए किया जाता है। सिंथेटिक और पोस्टसिंथेटिक अवधि सीधे माइटोसिस से संबंधित हैं। यह हमें इंटरफ़ेज़ की एक विशेष अवधि के दौरान उन्हें अलग करने की अनुमति देता है - पूर्वप्रस्ताव.

अस्तित्व कोशिका विभाजन के तीन तरीके: माइटोसिस, अमिटोसिस, अर्धसूत्रीविभाजन।