एक कोशिका का जीवन चक्र: इंटरपेज़ (विभाजन के लिए कोशिका की तैयारी की अवधि) और माइटोसिस (विभाजन)। कोशिका विभाजन

3.4। कोशिका चक्र

कोशिकाओं की संख्या में वृद्धि मूल कोशिका को विभाजित करने से होती है। आमतौर पर, कोशिका विभाजन क्रोमोसोम उपकरण, डीएनए संश्लेषण के पुनरुत्पादन से पहले होता है।

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

जीवन के दौरान, कोशिकाएं बढ़ती हैं, अंतर करती हैं, कुछ कार्य करती हैं, गुणा करती हैं और मर जाती हैं।

कोशिका चक्र में, एक माइटोटिक चक्र को प्रतिष्ठित किया जा सकता है, जिसमें विभाजन और स्वयं विभाजन के लिए कोशिकाओं की तैयारी शामिल है। जीवन चक्र में ऐसे समय आते हैं जब कोशिकाएं कुछ कार्य करती हैं (चित्र 53)।

चावल। 53. माइटोटिक चक्र और कोशिका जीवन चक्र के बीच संबंधों का आरेख (त्सानेव और मार्कोव, 1964 से)। आंतरिक चक्र कोशिका प्रजनन के चक्र का प्रतिनिधित्व करता है, विभाजन के पूरा होने के तुरंत बाद एक नए माइटोटिक चक्र की तैयारी शुरू करता है। माइटोटिक चक्र का एक संभावित परिणाम दिखाया गया है; ए - दो नई (बेटी) कोशिकाओं का निर्माण; बी - कोशिका शरीर के विभाजन के बिना नाभिक का विभाजन - एक बहुपरमाणु कोशिका का निर्माण; सी - माइटोसिस का कोर्स केवल क्रोमोसोम अलगाव के बिना मेटाफ़ेज़ के चरण तक - पॉलीप्लोइडी; डी - डीएनए पुनर्वितरण और माइटोसिस में प्रवेश किए बिना कोशिका द्रव्यमान में वृद्धि - पॉलीथेनिया। बाहरी सर्कल भेदभाव के संभावित परिणामों के साथ एक विभेदक सेल का प्रतिनिधित्व करता है। 1 - कोशिका मृत्यु, 2 - माइटोटिक डिवीजन के लिए सेल की क्षमता के नुकसान के साथ अंतिम विशेषज्ञता, 3 - डिडिफेरेंटेशन के बिना सेल के विभाजन चक्र में प्रवेश, 4 - माइटोटिक चक्र में सेल के बाद के प्रवेश के साथ डिडिफेरेंटेशन। 2c और 4c - डीएनए की द्विगुणित और टेट्राप्लोइड मात्रा, 2n और 4n - गुणसूत्रों का द्विगुणित और टेट्राप्लोइड सेट।

उच्च कशेरुकियों के जीव में, सभी कोशिकाएं लगातार विभाजित नहीं होती हैं। ऐसी विशेष कोशिकाएं हैं जो विभाजित करने की क्षमता खो चुकी हैं (न्यूट्रोफिल, बेसोफिल, ईोसिनोफिल, तंत्रिका कोशिकाएं)। अन्य कोशिकाएं लगातार विभाजित हो रही हैं। वे हेमेटोपोएटिक अंगों में नवीनीकृत ऊतकों (उपकला) में पाए जाते हैं। उदाहरण के लिए, अस्थि मज्जा की हेमेटोपोएटिक कोशिकाएं पूर्णांक उपकला की कोशिकाओं को लगातार विभाजित कर सकती हैं, मृतकों की जगह ले सकती हैं।

कई कोशिकाएं जो सामान्य परिस्थितियों में गुणा नहीं करती हैं, अंग क्षति और अंगों और ऊतकों के पुनर्जनन के बाद पुनर्प्राप्ति की प्रक्रिया में विभाजित होने लगती हैं।

इस चक्र के चरण के आधार पर, कोशिका चक्र में कोशिकाओं में डीएनए की अलग-अलग मात्रा होती है।

नर और मादा जनन कोशिकाओं में गुणसूत्रों (n) और डीएनए (c) की मात्रा का एक अगुणित समूह होता है। निषेचन के दौरान, ये कोशिकाएँ विलीन हो जाती हैं, जिसके परिणामस्वरूप 2n गुणसूत्रों और 4c DNA के साथ एक द्विगुणित कोशिका बन जाती है।

डीएनए दोहराव इंटरपेज़ की सिंथेटिक अवधि में होता है। इस अवधि के बाद ही कोशिकाएं विभाजित होने लगती हैं।

3.4.1। डिवीजन के लिए सेल की तैयारी

कोशिका चक्र में, माइटोसिस स्वयं और इंटरपेज़ को प्रतिष्ठित किया जा सकता है, जिसमें प्रीसिंथेटिक (पोस्टमिटोटिक) - जी 1 अवधि, सिंथेटिक (एस) अवधि और पोस्टसिंथेटिक (प्रीमिटोटिक) - जी 2 अवधि (चित्र। 54) शामिल हैं।

चावल। 54. द्विगुणित कोशिका (योजना) का माइटोटिक चक्र। जी 0 - विभाजन की तैयारी की प्रक्रियाओं के बिना कोशिका जीवन की अवधि; जी 1 - प्रीसिंथेटिक (पोस्टमिटोटिक) अवधि। सूत्रीविभाजन: पी - प्रोफ़ेज़; एम - मेटाफ़ेज़, ए - एनाफ़ेज़, टी - टेलोफ़ेज़; एन - गुणसूत्रों का अगुणित सेट; 2n - गुणसूत्रों का द्विगुणित सेट; 4n - गुणसूत्रों का टेट्रॉइड सेट; c गुणसूत्रों के अगुणित सेट के अनुरूप डीएनए की मात्रा है। सर्कल के बाहर, कोशिका जीवन चक्र के विभिन्न अवधियों में गुणसूत्रों में परिवर्तन को योजनाबद्ध रूप से दर्शाता है।

विभाजन के लिए कोशिका की तैयारी इंटरपेज़ में होती है। इंटरपेज़ की प्रीसिंथेटिक अवधि सबसे लंबी 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 (2n) सेट और डीएनए आनुवंशिक सामग्री का 2c होता है। इस अवधि के दौरान, कोशिका वृद्धि शुरू होती है, प्रोटीन का संश्लेषण, आरएनए। कोशिकाएं डीएनए संश्लेषण (एस-पीरियड) की तैयारी कर रही हैं। ऊर्जा चयापचय में शामिल एंजाइमों की गतिविधि बढ़ जाती है (चित्र 56)।

चावल। 56. डीएनए और गुणसूत्रों की प्रतिकृति। 1 - डबल हेलिक्स खुल जाता है और बेस पेयर डीएनए एंजाइम हेलिकेज द्वारा अलग हो जाते हैं। 2 - न्यूक्लियोटाइड डीएनए टेम्प्लेट श्रृंखला पर उनके पूरक न्यूक्लियोटाइड्स (A - T, G - C) के विपरीत स्थित होते हैं, हाइड्रोजन बॉन्ड बनाए जाते हैं, और न्यूक्लियोटाइड डीएनए पोलीमरेज़ एंजाइम का उपयोग करके सहसंयोजक रूप से बंधे होते हैं। 3 - डीएनए की दो बेटी किस्में अलग-अलग तरीकों से संश्लेषित होती हैं - एक को तुरंत एक सतत श्रृंखला के रूप में बनाया जाता है, और दूसरे को छोटे वर्गों में संश्लेषित किया जाता है, जो तब डीएनए लिगेज द्वारा एक साथ जुड़े होते हैं। 4 - मुक्त डीएनए टेम्पलेट के साथ नए डीएनए अणु बनाने के लिए मुक्त न्यूक्लियोटाइड का प्रवाह। 5 - डीएनए डबल हेलिक्स की प्रत्येक प्रति एक पैरेंट और एक चाइल्ड स्ट्रैंड से बनी होती है - इस प्रक्रिया को अर्ध-रूढ़िवादी प्रतिकृति कहा जाता है।

एस-पीरियड (सिंथेटिक) में, डीएनए अणुओं की प्रतिकृति होती है, प्रोटीन का संश्लेषण होता है - हिस्टोन, जिसके साथ डीएनए का प्रत्येक किनारा जुड़ा होता है। डीएनए की मात्रा के अनुपात में आरएनए संश्लेषण बढ़ता है। प्रतिकृति के दौरान, डीएनए अणु के दो हेलिकॉप्टर खुलते हैं, हाइड्रोजन बांड टूटते हैं, और प्रत्येक नए डीएनए किस्में 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 के समान होते हैं। इस प्रकार की प्रतिकृति कहलाती है अर्द्ध रूढ़िवादी. S-अवधि में तारकेन्द्रों का दोहरीकरण प्रारम्भ हो जाता है।

प्रत्येक गुणसूत्र में दो बहन क्रोमैटिड होते हैं और इसमें डीएनए 4सी 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, एटीपी ऊर्जा संचित होती है, जो कोशिका विभाजन के लिए आवश्यक होती है, सेंट्रीओल्स का दोहरीकरण, माइटोकॉन्ड्रिया, प्लास्टिड पूरा हो जाता है, प्रोटीन को संश्लेषित किया जाता है जिससे एक्रोमैटिन स्पिंडल बनाया जाता है, सेल विकास समाप्त होता है। न तो डीएनए सामग्री (4c) और न ही गुणसूत्रों की संख्या (2n) बदलती है (चित्र 57)।

चावल। 57. सेंट्रोसोम चक्र। इंटरपेज़ सेल में, सेंट्रोसोम माइटोटिक स्पिंडल के दो ध्रुवों को बनाने के लिए दोगुना हो जाता है। अधिकांश जानवरों (लेकिन पौधे नहीं) कोशिकाओं में, सेंट्रीओल्स की एक जोड़ी (छोटी काली रेखाओं की एक जोड़ी के रूप में दिखाई जाती है) सेंट्रोसोम सामग्री (रंग में हाइलाइट की गई) में एम्बेडेड होती है जिससे सूक्ष्मनलिकाएं बढ़ती हैं। जी 1 चरण में एक निश्चित बिंदु पर, दो सेंट्रीओल्स कुछ माइक्रोन से अलग हो जाते हैं। एस चरण के दौरान, एक समकोण पर प्रत्येक पुराने सेंट्रीओल के पास एक बेटी सेंट्रीओल बनने लगती है। संतति सेंट्रीओल्स की वृद्धि आमतौर पर जी 2 चरण में समाप्त हो जाती है। प्रारंभ में, सेंट्रीओल्स के दोनों जोड़े सेंट्रोसोम सामग्री के एक द्रव्यमान में डूबे रहते हैं, जिससे एक सेंट्रोसोम बनता है। एम के शुरुआती चरण में, सेंट्रीओल्स की प्रत्येक जोड़ी एक अलग सूक्ष्मनलिका संगठन केंद्र का हिस्सा बन जाती है, जिसमें से सूक्ष्मनलिकाएं, एक तारा, का एक रेडियल बंडल निकलता है। मूल रूप से परमाणु लिफाफे के पास अगल-बगल पड़े दो तारे अब एक दूसरे से दूर जा रहे हैं। देर से प्रोफ़ेज़ में, ध्रुव सूक्ष्मनलिकाय बंडल जो दो तारों से संबंधित होते हैं और एक दूसरे के साथ चुनिंदा रूप से परस्पर क्रिया करते हैं क्योंकि दोनों केंद्र कोर के दोनों किनारों पर अलग हो जाते हैं। इस तरह, माइटोटिक स्पिंडल तेजी से बनता है।

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

उदाहरण के लिए, मानव कैंसर कोशिकाओं की संस्कृति 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 रहता है।

विभाजन के लिए एक सेल तैयार करना

एक कोशिका की पुनरुत्पादन की क्षमता जीवित चीजों के मौलिक गुणों में से एक है। कोशिका विभाजन भ्रूणजनन और पुनर्जनन को रेखांकित करता है।

समय के साथ सेल की संरचनात्मक और कार्यात्मक विशेषताओं में नियमित परिवर्तन सामग्री का गठन करते हैं कोशिका जीवन चक्र (कोशिका चक्र)।कोशिका चक्र एक कोशिका के अस्तित्व की अवधि है जो इसके गठन के क्षण से मातृ कोशिका को अपने स्वयं के विभाजन या मृत्यु तक विभाजित करती है।

कोशिका चक्र का एक महत्वपूर्ण घटक है माइटोटिक (प्रोलिफेरेटिव) चक्र- विभाजन के लिए और विभाजन के दौरान एक सेल तैयार करने की प्रक्रिया में होने वाली समय-समय पर परस्पर संबंधित और समन्वित घटनाओं का एक जटिल। इसके अलावा, जीवन चक्र शामिल है सेल निष्पादन अवधिबहुकोशिकीय जीव विशिष्ट कार्यसाथ ही सुप्त अवधि। 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। इसका मूल्य महत्वपूर्ण रूप से भिन्न होता है: बैक्टीरिया के लिए यह 20-30 मिनट है, जूते के लिए दिन में 1-2 बार, अमीबा के लिए लगभग 1.5 दिन। चक्र की अवधि को उसके सभी अवधियों की अवधि को बदलकर नियंत्रित किया जाता है। बहुकोशिकीय कोशिकाओं में भी विभाजित करने की एक अलग क्षमता होती है। प्रारंभिक भ्रूणजनन में, वे बार-बार विभाजित होते हैं, और वयस्क जीव में, अधिकांश भाग के लिए, वे इस क्षमता को खो देते हैं, क्योंकि वे विशिष्ट हो जाते हैं। लेकिन एक जीव में भी जो पूर्ण विकास तक पहुंच गया है, कई कोशिकाओं को खराब हो चुकी कोशिकाओं को बदलने के लिए विभाजित होना चाहिए जो लगातार बहा रहे हैं और अंत में, घावों को भरने के लिए नई कोशिकाओं की आवश्यकता होती है।

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

1. उच्च कशेरुकियों के शरीर में, सभी कोशिकाएं लगातार विभाजित नहीं होती हैं। ऐसी विशेष कोशिकाएं हैं जो विभाजित करने की क्षमता खो चुकी हैं (न्यूट्रोफिल, बेसोफिल, ईोसिनोफिल, तंत्रिका कोशिकाएं)। एक बच्चे के जन्म के समय तक, तंत्रिका कोशिकाएं एक अति विशिष्ट अवस्था में पहुंच जाती हैं, विभाजित करने की क्षमता खो देती हैं। ओण्टोजेनेसिस की प्रक्रिया में, उनकी संख्या लगातार घटती जाती है। इस परिस्थिति का एक अच्छा पक्ष है; यदि तंत्रिका कोशिकाएं विभाजित हो रही थीं, तो उच्च तंत्रिका कार्य (स्मृति, सोच) बाधित हो जाएगा।

2. कोशिकाओं की एक अन्य श्रेणी भी अत्यधिक विशिष्ट है, लेकिन उनके निरंतर विलुप्त होने 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 है और विभाजित करने की क्षमता नहीं खोई है। इन कोशिकाओं को नवीनीकरण कहा जाता है। एक उदाहरण आंतों के उपकला, हेमटोपोइएटिक कोशिकाओं की लगातार नवीनीकरण करने वाली कोशिकाएं हैं। यहां तक ​​​​कि हड्डी के ऊतक कोशिकाएं गैर-विशिष्ट लोगों से भी बन सकती हैं (यह हड्डी के फ्रैक्चर के पुनरावर्ती पुनर्जनन के दौरान देखा जा सकता है)। विशिष्ट कोशिकाओं की आबादी जो विभाजित करने की क्षमता को बनाए रखती हैं, उन्हें आमतौर पर स्टेम सेल कहा जाता है।

3. कोशिकाओं की तीसरी श्रेणी एक अपवाद है, जब कुछ शर्तों के तहत अति विशिष्ट कोशिकाएं माइटोटिक चक्र में प्रवेश कर सकती हैं। हम उन कोशिकाओं के बारे में बात कर रहे हैं जिनकी लंबी उम्र होती है और जहां पूर्ण विकास के बाद शायद ही कभी कोशिका विभाजन होता है। एक उदाहरण हेपेटोसाइट्स है। लेकिन अगर किसी प्रायोगिक जानवर से लीवर का 2/3 हटा दिया जाए, तो दो सप्ताह से भी कम समय में यह अपने पिछले आकार में आ जाता है। तो ग्रंथियों की कोशिकाएं हैं जो हार्मोन का उत्पादन करती हैं: सामान्य परिस्थितियों में, उनमें से कुछ ही प्रजनन करने में सक्षम होती हैं, और बदली हुई परिस्थितियों में, उनमें से अधिकांश विभाजित होना शुरू कर सकती हैं।

माइटोटिक चक्र की दो मुख्य घटनाओं के अनुसार, यह प्रतिष्ठित है प्रजननतथा भाग देनेवालासंगत चरण अंतरावस्थातथा पिंजरे का बँटवाराशास्त्रीय कोशिका विज्ञान।

इंटरपेज़ के प्रारंभिक खंड में (यूकेरियोट्स में 8-10 घंटे) (पोस्टमिटोटिक, प्रीसिंथेटिक, या जी 1 अवधि)इंटरपेज़ सेल के संगठन की विशेषताएं बहाल की जाती हैं, न्यूक्लियोलस का निर्माण, जो टेलोफ़ेज़ में शुरू हुआ, पूरा हो गया है। साइटोप्लाज्म से प्रोटीन की एक महत्वपूर्ण (90% तक) मात्रा नाभिक में प्रवेश करती है। साइटोप्लाज्म में, अल्ट्रास्ट्रक्चर के पुनर्गठन के समानांतर, प्रोटीन संश्लेषण तेज होता है। यह कोशिका द्रव्यमान के विकास में योगदान देता है। यदि संतति कोशिका को अगले माइटोटिक चक्र में प्रवेश करना है, तो संश्लेषण निर्देशित हो जाते हैं: डीएनए के रासायनिक अग्रदूत बनते हैं, एंजाइम जो डीएनए पुनर्प्रतिकृति प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करते हैं, और एक प्रोटीन संश्लेषित होता है जो इस प्रतिक्रिया को शुरू करता है। इस प्रकार, इंटरपेज़ की अगली अवधि - सिंथेटिक एक - तैयार करने की प्रक्रियाएँ की जाती हैं। कोशिकाओं में गुणसूत्रों का द्विगुणित समूह होता है 2n और 2cआनुवंशिक सामग्री डीएनए (कोशिका का आनुवंशिक सूत्र)।

पर कृत्रिमया एस-अवधि (6-10 घंटे)कोशिका के वंशानुगत पदार्थ की मात्रा दोगुनी हो जाती है। कुछ अपवादों के साथ दोहराव(कभी-कभी डीएनए दोहराव को इस शब्द से संदर्भित किया जाता है प्रतिकृति,कार्यकाल छोड़ना दोहरावगुणसूत्रों के दोहरीकरण को निरूपित करने के लिए।) डीएनए अर्ध-रूढ़िवादी तरीके से किया जाता है। इसमें डीएनए हेलिक्स का दो श्रृंखलाओं में विचलन होता है, इसके बाद उनमें से प्रत्येक के पास एक पूरक श्रृंखला का संश्लेषण होता है। नतीजा दो समान कॉइल है। डीएनए अणु जो मातृ के पूरक होते हैं, गुणसूत्र की लंबाई के साथ अलग-अलग टुकड़ों में बनते हैं, इसके अलावा, एक ही गुणसूत्र के विभिन्न भागों में, साथ ही साथ अलग-अलग गुणसूत्रों में गैर-एक साथ (अतुल्यकालिक रूप से)। फिर पार्सल (प्रतिकृति इकाइयां - प्रतिकृतियां) नवगठित डीएनए के एक मैक्रोमोलेक्यूल में "क्रॉसलिंक्ड" हैं। एक मानव कोशिका में 50,000 से अधिक प्रतिकृतियां होती हैं। उनमें से प्रत्येक की लंबाई लगभग 30 माइक्रोमीटर है। उनकी संख्या ओण्टोजेनी में बदल जाती है। प्रतिकृतियों द्वारा डीएनए प्रतिकृति का अर्थ निम्नलिखित तुलनाओं से स्पष्ट हो जाता है। डीएनए संश्लेषण की दर 0.5 माइक्रोमीटर/मिनट है। इस मामले में, लगभग 7 सेंटीमीटर लंबे एक मानव गुणसूत्र के डीएनए स्ट्रैंड के पुनरुत्पादन में लगभग तीन महीने लगेंगे। गुणसूत्रों के वे क्षेत्र जहां से संश्लेषण प्रारंभ होता है, कहलाते हैं दीक्षा बिंदु. शायद वे परमाणु लिफाफे की आंतरिक झिल्ली में इंटरपेज़ गुणसूत्रों के लगाव के स्थल हैं। यह माना जा सकता है कि अलग-अलग अंशों का डीएनए, जिसकी चर्चा नीचे की जाएगी, एस-अवधि के कड़ाई से परिभाषित चरण में दोहराया जाता है। इस प्रकार, अधिकांश आरआरएनए जीन अवधि की शुरुआत में डीएनए को दोगुना कर देते हैं। रिडुप्लीकेशन साइटोप्लाज्म से न्यूक्लियस में प्रवेश करने वाले सिग्नल द्वारा ट्रिगर किया जाता है, जिसकी प्रकृति स्पष्ट नहीं है। प्रतिकृति में डीएनए संश्लेषण आरएनए संश्लेषण से पहले होता है। एक कोशिका में जो इंटरपेज़ की एस-अवधि पार कर चुकी है, गुणसूत्रों में आनुवंशिक सामग्री की दोगुनी मात्रा होती है। डीएनए के साथ, आरएनए और प्रोटीन सिंथेटिक अवधि में गहन रूप से बनते हैं, और हिस्टोन की संख्या सख्ती से दोगुनी हो जाती है।

एक पशु कोशिका के डीएनए का लगभग 1% माइटोकॉन्ड्रिया में स्थित होता है। माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए का एक महत्वहीन हिस्सा सिंथेटिक अवधि में दोहराया जाता है, जबकि मुख्य भाग इंटरपेज़ के पोस्टसिंथेटिक अवधि में दोहराया जाता है। इसी समय, यह ज्ञात है कि यकृत कोशिकाओं में माइटोकॉन्ड्रिया का जीवनकाल, उदाहरण के लिए, 10 दिन है। यह देखते हुए कि हेपेटोसाइट्स सामान्य परिस्थितियों में शायद ही कभी विभाजित होते हैं, यह माना जाना चाहिए कि माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए रिडुप्लीकेशन माइटोटिक चक्र के चरणों की परवाह किए बिना हो सकता है। प्रत्येक गुणसूत्र दो सहोदरा क्रोमैटिडों से बना होता है ( 2एन), डीएनए शामिल है 4ग.

सिंथेटिक अवधि के अंत से माइटोसिस की शुरुआत तक का समय अंतराल पोस्टसिंथेटिक (प्री-माइटोटिक),या जी 2 - अवधिअंतरावस्था ( 2n और 4c) (3-6 घंटे)।यह आरएनए और विशेष रूप से प्रोटीन के गहन संश्लेषण की विशेषता है। इंटरपेज़ की शुरुआत की तुलना में साइटोप्लाज्म के द्रव्यमान का दोहरीकरण पूरा हो गया है। कोशिका के माइटोसिस में प्रवेश करने के लिए यह आवश्यक है। गठित प्रोटीन (ट्यूबुलिन) का हिस्सा बाद में स्पिंडल सूक्ष्मनलिकाएं बनाने के लिए उपयोग किया जाता है। सिंथेटिक और पोस्टसिंथेटिक अवधि सीधे माइटोसिस से संबंधित हैं। यह आपको इंटरपेज़ की एक विशेष अवधि में उन्हें उजागर करने की अनुमति देता है - पूर्वप्रावस्था.

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

कोशिका जीवन चक्र

समय में कोशिका अस्तित्व के पैटर्न

एक कोशिका की पुनरुत्पादन की क्षमता जीवित चीजों के मौलिक गुणों में से एक है। कोशिका विभाजन भ्रूणजनन और पुनर्जनन को रेखांकित करता है।

समय के साथ सेल की संरचनात्मक और कार्यात्मक विशेषताओं में नियमित परिवर्तन सामग्री का गठन करते हैं कोशिका जीवन चक्र (कोशिका चक्र)।कोशिका चक्र एक कोशिका के अस्तित्व की अवधि है जो इसके गठन के क्षण से मातृ कोशिका को अपने स्वयं के विभाजन या मृत्यु तक विभाजित करती है।

कोशिका चक्र का एक महत्वपूर्ण घटक है माइटोटिक (प्रोलिफेरेटिव) चक्र- विभाजन के लिए और पूरे विभाजन के लिए एक सेल तैयार करने की प्रक्रिया में होने वाली समय-समय पर परस्पर संबंधित और समन्वित घटनाओं का एक जटिल। हालांकि, जीवन चक्र शामिल है सेल निष्पादन अवधिबहुकोशिकीय जीव विशिष्ट कार्यसाथ ही सुप्त अवधि। 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। इसका मूल्य महत्वपूर्ण रूप से भिन्न होता है: बैक्टीरिया के लिए यह 20-30 मिनट है, जूते के लिए दिन में 1-2 बार, अमीबा के लिए लगभग 1.5 दिन। चक्र की अवधि को उसके सभी अवधियों की अवधि को बदलकर नियंत्रित किया जाता है। बहुकोशिकीय कोशिकाओं में भी विभाजित करने की एक अलग क्षमता होती है। प्रारंभिक भ्रूणजनन में, वे बार-बार विभाजित होते हैं, और वयस्क जीव में, अधिकांश भाग के लिए, वे इस क्षमता को खो देते हैं, क्योंकि वे विशिष्ट हो जाते हैं। लेकिन एक जीव में भी जो पूर्ण विकास तक पहुंच गया है, कई कोशिकाओं को खराब हो चुकी कोशिकाओं को बदलने के लिए विभाजित होना चाहिए जो लगातार बहा रहे हैं और अंत में, घावों को भरने के लिए नई कोशिकाओं की आवश्यकता होती है।

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

1. उच्च कशेरुकियों के शरीर में, सभी कोशिकाएं लगातार विभाजित नहीं होती हैं। ऐसी विशेष कोशिकाएं हैं जो विभाजित करने की क्षमता खो चुकी हैं (न्यूट्रोफिल, बेसोफिल, ईोसिनोफिल, तंत्रिका कोशिकाएं)। बच्चे के जन्म के समय तक, तंत्रिका कोशिकाएं एक अति विशिष्ट अवस्था में पहुंच जाती हैं, विभाजित करने की क्षमता खो देती हैं। ऑनटोजेनेसिस की प्रक्रिया में, उनकी संख्या लगातार घट रही है। इस परिस्थिति का एक अच्छा पक्ष है; यदि तंत्रिका कोशिकाएं विभाजित हो रही थीं, तो उच्च तंत्रिका कार्य (स्मृति, सोच) बाधित हो जाएगा।

2. कोशिकाओं की एक अन्य श्रेणी भी अत्यधिक विशिष्ट है, लेकिन उनके निरंतर विलुप्त होने 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 है और विभाजित करने की क्षमता नहीं खोई है। इन कोशिकाओं को नवीनीकरण कहा जाता है। एक उदाहरण आंतों के उपकला, हेमटोपोइएटिक कोशिकाओं की लगातार नवीनीकरण करने वाली कोशिकाएं हैं। यहां तक ​​​​कि हड्डी के ऊतक कोशिकाएं गैर-विशिष्ट लोगों से भी बन सकती हैं (यह हड्डी के फ्रैक्चर के पुनरावर्ती पुनर्जनन के दौरान देखा जा सकता है)। विशिष्ट कोशिकाओं की आबादी जो विभाजित करने की क्षमता को बनाए रखती हैं, उन्हें आमतौर पर स्टेम सेल कहा जाता है।

3. कोशिकाओं की तीसरी श्रेणी एक अपवाद है, जब कुछ शर्तों के तहत अति 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 शायद ही कभी कोशिका विभाजन होता है। एक उदाहरण हेपेटोसाइट्स है। लेकिन अगर किसी प्रायोगिक जानवर से लीवर का 2/3 हटा दिया जाए, तो दो सप्ताह से भी कम समय में यह अपने पिछले आकार में आ जाता है। तो ग्रंथियों की कोशिकाएं हैं जो हार्मोन का उत्पादन करती हैं: सामान्य परिस्थितियों में, उनमें से कुछ ही प्रजनन करने में सक्षम होती हैं, और बदली हुई परिस्थितियों में, उनमें से अधिकांश विभाजित होना शुरू कर सकती हैं।

माइटोटिक चक्र की दो मुख्य घटनाओं के अनुसार, यह प्रतिष्ठित है प्रजननतथा भाग देनेवालासंगत चरण अंतरावस्थातथा पिंजरे का बँटवाराशास्त्रीय कोशिका विज्ञान।

इंटरपेज़ के प्रारंभिक खंड में (यूकेरियोट्स में 8-10 घंटे) (पोस्टमिटोटिक, प्रीसिंथेटिक, या जी 1 अवधि)इंटरपेज़ सेल के संगठन की विशेषताएं बहाल की जाती हैं, न्यूक्लियोलस का निर्माण, जो टेलोफ़ेज़ में शुरू हुआ, पूरा हो गया है। साइटोप्लाज्म से प्रोटीन की एक महत्वपूर्ण (90% तक) मात्रा नाभिक में प्रवेश करती है। साइटोप्लाज्म में, अल्ट्रास्ट्रक्चर के पुनर्गठन के समानांतर, प्रोटीन संश्लेषण तेज होता है। यह कोशिका द्रव्यमान के विकास में योगदान देता है। यदि संतति कोशिका को अगले माइटोटिक चक्र में प्रवेश करना है, तो संश्लेषण निर्देशित हो जाते हैं: डीएनए के रासायनिक अग्रदूत बनते हैं, एंजाइम जो डीएनए पुनर्प्रतिकृति प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करते हैं, और एक प्रोटीन संश्लेषित होता है जो इस प्रतिक्रिया को शुरू करता है। Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, अगली इंटरपेज़ अवधि - सिंथेटिक तैयार करने की प्रक्रियाएँ लागू की जा रही हैं। कोशिकाओं में गुणसूत्रों का द्विगुणित समूह होता है 2n और 2cआनुवंशिक सामग्री डीएनए (कोशिका का आनुवंशिक सूत्र)।

पर कृत्रिमया एस-अवधि (6-10 घंटे)कोशिका के वंशानुगत पदार्थ की मात्रा दोगुनी हो जाती है। कुछ अपवादों के साथ दोहराव(कभी-कभी डीएनए दोहराव को इस शब्द से संदर्भित किया जाता है प्रतिकृति,कार्यकाल छोड़ना दोहरावगुणसूत्रों के दोहरीकरण को निरूपित करने के लिए।) डीएनए अर्ध-रूढ़िवादी तरीके से किया जाता है। इसमें डीएनए हेलिक्स का दो श्रृंखलाओं में विचलन होता है, इसके बाद उनमें से प्रत्येक के पास एक पूरक श्रृंखला का संश्लेषण होता है। नतीजा दो समान कॉइल है। डीएनए अणु जो मातृ के पूरक हैं, गुणसूत्र की लंबाई के साथ-साथ अलग-अलग टुकड़ों से बनते हैं, इसके अलावा, एक ही गुणसूत्र के विभिन्न भागों में, साथ ही साथ अलग-अलग गुणसूत्रों में गैर-एक साथ (अतुल्यकालिक रूप से)। फिर पार्सल (प्रतिकृति इकाइयां - प्रतिकृतियां) नवगठित डीएनए के एक मैक्रोमोलेक्यूल में "क्रॉसलिंक्ड" हैं। एक मानव कोशिका में 50,000 से अधिक प्रतिकृतियां होती हैं। उनमें से प्रत्येक की लंबाई लगभग 30 माइक्रोमीटर है। उनकी संख्या ओण्टोजेनी में बदल जाती है। प्रतिकृतियों द्वारा डीएनए प्रतिकृति का अर्थ निम्नलिखित तुलनाओं से स्पष्ट हो जाता है। डीएनए संश्लेषण की दर 0.5 माइक्रोमीटर/मिनट है। इस मामले में, लगभग 7 सेंटीमीटर लंबे एक मानव गुणसूत्र के डीएनए स्ट्रैंड के पुनरुत्पादन में लगभग तीन महीने लगेंगे। गुणसूत्रों के वे क्षेत्र जहां से संश्लेषण प्रारंभ होता है, कहलाते हैं दीक्षा बिंदु. शायद वे परमाणु लिफाफे की आंतरिक झिल्ली में इंटरपेज़ गुणसूत्रों के लगाव के स्थल हैं। यह माना जा सकता है कि अलग-अलग अंशों का डीएनए, जिसकी चर्चा नीचे की जाएगी, एस-अवधि के कड़ाई से परिभाषित चरण में दोहराया जाता है। इस प्रकार, अधिकांश आरआरएनए जीन अवधि की शुरुआत में डीएनए को दोगुना कर देते हैं। रिडुप्लीकेशन साइटोप्लाज्म से न्यूक्लियस में प्रवेश करने वाले सिग्नल द्वारा ट्रिगर किया जाता है, जिसकी प्रकृति स्पष्ट नहीं है। प्रतिकृति में डीएनए संश्लेषण आरएनए संश्लेषण से पहले होता है। एक कोशिका में जो इंटरपेज़ की एस-अवधि पार कर चुकी है, गुणसूत्रों में आनुवंशिक सामग्री की दोगुनी मात्रा होती है। डीएनए के साथ, आरएनए और प्रोटीन सिंथेटिक अवधि में गहन रूप से बनते हैं, और हिस्टोन की संख्या सख्ती से दोगुनी हो जाती है।

एक पशु कोशिका के डीएनए का लगभग 1% माइटोकॉन्ड्रिया में स्थित होता है। माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए का एक महत्वहीन हिस्सा सिंथेटिक अवधि में दोहराया जाता है, जबकि मुख्य भाग इंटरपेज़ के पोस्टसिंथेटिक अवधि में दोहराया जाता है। इसी समय, यह ज्ञात है कि यकृत कोशिकाओं में माइटोकॉन्ड्रिया का जीवनकाल, उदाहरण के लिए, 10 दिन है। यह देखते हुए कि हेपेटोसाइट्स शायद ही कभी सामान्य परिस्थितियों में विभाजित होते हैं, यह माना जाना चाहिए कि माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए रिडुप्लीकेशन माइटोटिक चक्र के चरणों की परवाह किए बिना हो सकता है। प्रत्येक गुणसूत्र दो सहोदरा क्रोमैटिडों से बना होता है ( 2एन), डीएनए शामिल है 4ग.

सिंथेटिक अवधि के अंत से माइटोसिस की शुरुआत तक का समय अंतराल पोस्टसिंथेटिक (प्री-माइटोटिक),या जी 2 - अवधिअंतरावस्था ( 2n और 4c) (3-6 घंटे)।यह आरएनए और विशेष रूप से प्रोटीन के गहन संश्लेषण की विशेषता है। इंटरपेज़ की शुरुआत की तुलना में साइटोप्लाज्म के द्रव्यमान का दोहरीकरण पूरा हो गया है। कोशिका के माइटोसिस में प्रवेश के लिए यह आवश्यक है। गठित प्रोटीन (ट्यूबुलिन) का हिस्सा बाद में स्पिंडल सूक्ष्मनलिकाएं बनाने के लिए उपयोग किया जाता है। सिंथेटिक और पोस्टसिंथेटिक अवधि सीधे माइटोसिस से संबंधित हैं। यह आपको इंटरपेज़ की एक विशेष अवधि में उन्हें उजागर करने की अनुमति देता है - पूर्वप्रावस्था.

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

याद है!

कोशिका सिद्धांत के अनुसार कोशिकाओं की संख्या में वृद्धि कैसे होती है?

माँ कोशिका को विभाजित करके नई बेटी कोशिकाओं का निर्माण होता है, इसलिए शरीर के प्रजनन की प्रक्रिया में एक कोशिकीय प्रकृति होती है।

क्या आपको लगता है कि एक बहुकोशिकीय जीव में विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं का जीवनकाल समान होता है? अपने मत की पुष्टि कीजिए।

नहीं, अवधि प्रदर्शन की गई संरचना और कार्यों पर निर्भर करती है

प्रश्नों और असाइनमेंट की समीक्षा करें

1. कोशिका का जीवन चक्र क्या होता है?

कोशिकीय या कोशिका जीवन चक्र उस क्षण से कोशिका का जीवन है जब यह विभाजन या मृत्यु के रूप में प्रकट होता है। कोशिका चक्र को सशर्त रूप से दो अवधियों में विभाजित किया जाता है: एक लंबा - इंटरपेज़, और एक अपेक्षाकृत छोटा - विभाजन ही।

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

इंटरपेज़ के सिंथेटिक चरण में डीएनए दोहराव होता है। प्रत्येक डीएनए अणु दो समान बेटी डीएनए अणुओं में बदल जाता है। यह आवश्यक है ताकि कोशिका विभाजन के दौरान प्रत्येक संतति कोशिका को डीएनए की अपनी प्रति प्राप्त हो। डीएनए हेलिकेज़ एंजाइम नाइट्रोजनस बेस के बीच हाइड्रोजन बॉन्ड को तोड़ता है, डीएनए का डबल स्ट्रैंड दो सिंगल स्ट्रैंड में खुलता है। फिर डीएनए पोलीमरेज़ एंजाइम पूरकता के सिद्धांत के अनुसार प्रत्येक एकल स्ट्रैंड को एक डबल स्ट्रैंड में पूरा करता है। प्रत्येक बेटी के डीएनए में मां के डीएनए से एक किनारा होता है और एक नया संश्लेषित होता है - यह अर्ध-संरक्षण का सिद्धांत है। एंटीपैरेललिज्म के सिद्धांत के अनुसार, डीएनए श्रृंखलाएं एक दूसरे के विपरीत छोर पर स्थित होती हैं। डीएनए केवल 3" छोर तक फैल सकता है, इसलिए प्रत्येक प्रतिकृति कांटे में दो में से केवल एक स्ट्रैंड को लगातार संश्लेषित किया जाता है। दूसरा स्ट्रैंड (लैगिंग) 5" दिशा में छोटे (100-200 न्यूक्लियोटाइड्स) ओकाजाकी टुकड़ों के साथ बढ़ता है। जो 3" दिशा में बढ़ता है, और फिर डीएनए लिगेज एंजाइम की मदद से पिछली श्रृंखला में जुड़ जाता है। यूकेरियोट्स में प्रतिकृति की गति 50-100 न्यूक्लियोटाइड प्रति सेकंड होती है। प्रत्येक गुणसूत्र में कई प्रतिकृति मूल होते हैं, जिनमें से 2 प्रतिकृति कांटे अलग हो जाते हैं। इस पूरी प्रतिकृति के कारण लगभग एक घंटे का समय लगता है। डीएनए का दोहराव इसके स्व-प्रजनन की एक जटिल प्रक्रिया है। डीएनए अणुओं की स्व-प्रतिकृति की संपत्ति के कारण प्रजनन संभव है, साथ ही एक जीव द्वारा आनुवंशिकता का हस्तांतरण इसकी संतानों के लिए, क्योंकि जीवों की आनुवंशिक जानकारी में संरचना और कार्यप्रणाली पर पूरा डेटा एन्कोड किया गया है। डीएनए अधिकांश सूक्ष्म और मैक्रोऑर्गेनिज्म की वंशानुगत सामग्री का आधार है। डीएनए दोहराव प्रक्रिया का नाम प्रतिकृति (पुनरावृत्ति) है।

3. समसूत्रण के लिए कोशिका की तैयारी क्या है?

विभाजन के लिए कोशिका तैयार करने की अवस्था को अंतरावस्था कहते हैं। इसे कई कालखंडों में बांटा गया है। प्रीसिंथेटिक अवधि (G1) कोशिका विभाजन (माइटोसिस) के बाद कोशिका चक्र की सबसे लंबी अवधि है। गुणसूत्रों की संख्या और

डीएनए सामग्री - 2n2s। विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं में, G1 की अवधि कई घंटों से लेकर कई दिनों तक रह सकती है। इस अवधि के दौरान, प्रोटीन, न्यूक्लियोटाइड और सभी प्रकार के आरएनए सक्रिय रूप से कोशिका में संश्लेषित होते हैं, माइटोकॉन्ड्रिया और प्रोप्लास्टिड्स (पौधों में) विभाजित होते हैं, राइबोसोम और सभी एकल-झिल्ली अंग बनते हैं, कोशिका की मात्रा बढ़ती है, ऊर्जा जमा होती है, इसके लिए तैयारी चल रही है डीएनए दोहराव। कोशिका के जीवन में सिंथेटिक अवधि (एस) सबसे महत्वपूर्ण अवधि है, जिसके दौरान डीएनए दोहराव (पुनरावृत्ति) होता है। एस-अवधि की अवधि 6 से 10 घंटे तक होती है। साथ ही, हिस्टोन प्रोटीन का एक सक्रिय संश्लेषण होता है जो क्रोमोसोम बनाते हैं, और उनके नाभिक में प्रवास करते हैं। 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), और डीएनए की मात्रा दोगुनी (4c) हो जाती है। गुणसूत्र दोहराव के पूरा होने के बाद पोस्टसिंथेटिक अवधि (G2) होती है। यह विभाजन के लिए कोशिका की तैयारी की अवधि है। यह 2-6 घंटे तक रहता है। इस समय, आगामी विभाजन के लिए ऊर्जा सक्रिय रूप से संचित होती है, सूक्ष्मनलिका प्रोटीन (ट्यूबुलिन) और माइटोसिस को ट्रिगर करने वाले नियामक प्रोटीन संश्लेषित होते हैं।

4. समसूत्री विभाजन की अवस्थाओं का क्रमिक वर्णन कीजिए।

माइटोसिस की प्रक्रिया को आमतौर पर चार मुख्य चरणों में विभाजित किया जाता है: प्रोफ़ेज़, मेटाफ़ेज़, एनाफ़ेज़ और टेलोफ़ेज़। चूंकि यह निरंतर है, चरण परिवर्तन सुचारू रूप से किया जाता है - एक अगोचर 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, प्रत्येक गुणसूत्र में दो क्रोमैटिड होते हुए देखे जाते हैं। धीरे-धीरे, नाभिक और परमाणु झिल्ली भंग हो जाते हैं, और गुणसूत्र कोशिका के कोशिका द्रव्य में बेतरतीब ढंग से स्थित होते हैं। सेंट्रीओल्स कोशिका के ध्रुवों की ओर बढ़ते हैं। एक एक्रोमैटिन स्पिंडल बनता है, जिसके कुछ धागे ध्रुव से ध्रुव तक जाते हैं, और कुछ गुणसूत्रों के सेंट्रोमीटर से जुड़े होते हैं। कोशिका में आनुवंशिक सामग्री की सामग्री अपरिवर्तित रहती है (2n4c)। मेटाफ़ेज़ में, गुणसूत्र अधिकतम स्पाइरलाइज़ेशन तक पहुँचते 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 क्रोमोसोम दो क्रोमैटिड्स में "विभाजित" होता है, जो उस बिंदु से बेटी क्रोमोसोम कहलाते हैं। सेंट्रोमर्स से जुड़े स्पिंडल फाइबर सिकुड़ते हैं और क्रोमैटिड्स (बेटी क्रोमोसोम) को कोशिका के विपरीत ध्रुवों तक 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 गुणसूत्रों में निराशा होती है और वे कम दिखाई देते हैं। प्रत्येक ध्रुव पर गुणसूत्रों के चारों ओर, साइटोप्लाज्म की झिल्ली संरचनाओं से एक परमाणु झिल्ली बनती है, और नाभिक में नाभिक बनता है। विभाजन की धुरी नष्ट हो जाती है। इसी समय, साइटोप्लाज्म विभाजित हो रहा है। बेटी कोशिकाओं में गुणसूत्रों का द्विगुणित समूह होता है, जिनमें से प्रत्येक में एक क्रोमैटिड (2n2c) होता है।

यह इस तथ्य में निहित है कि माइटोसिस एक बहुकोशिकीय जीव के विकास के दौरान कोशिकाओं की कई पीढ़ियों में लक्षणों और गुणों के वंशानुगत संचरण को सुनिश्चित करता है। माइटोसिस के दौरान गुणसूत्रों के सटीक और समान वितरण के कारण, एक ही जीव की सभी कोशिकाएं आनुवंशिक रूप से समान होती हैं। माइटोटिक कोशिका विभाजन एककोशिकीय और बहुकोशिकीय जीवों दोनों में अलैंगिक प्रजनन के सभी रूपों को रेखांकित करता है। माइटोसिस महत्वपूर्ण गतिविधि की सबसे महत्वपूर्ण घटना का कारण बनता है: ऊतकों और अंगों की वृद्धि, विकास और बहाली और जीवों का अलैंगिक प्रजनन।

सोचना! याद है!

1. समझाइए कि समसूत्री विभाजन क्यों पूरा होता है - जन्तु और पादप कोशिकाओं में जीवद्रव्य का विभाजन भिन्न-भिन्न प्रकार से होता है।

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

2. किस पौधे के ऊतक सक्रिय रूप से विभाजित होते हैं और अन्य सभी पौधों के ऊतकों को जन्म देते हैं?

शैक्षिक ऊतक, या मेरिस्टेम्स, छोटी पतली दीवार वाली बड़ी-परमाणु कोशिकाओं से युक्त होते हैं जिनमें प्रोप्लास्टिड्स, माइटोकॉन्ड्रिया और छोटे रसधानियाँ होती हैं जो एक प्रकाश सूक्ष्मदर्शी के तहत व्यावहारिक रूप से अप्रभेद्य होती हैं। मेरिस्टेम पौधे की वृद्धि और अन्य सभी प्रकार के ऊतकों का निर्माण प्रदान करते हैं। इनकी कोशिकाएं माइटोसिस द्वारा विभाजित होती हैं। प्रत्येक विभाजन के बाद, सहोदरा कोशिकाओं में से एक मातृ कोशिका के गुणों को बरकरार रखती है, जबकि दूसरी जल्द ही विभाजित होना बंद कर देती है और भेदभाव के प्रारंभिक चरणों में आगे बढ़ती है, बाद में एक निश्चित ऊतक की कोशिकाओं का निर्माण करती है।

कोशिका जीवन चक्र

समय में कोशिका अस्तित्व के पैटर्न

एक कोशिका की पुनरुत्पादन की क्षमता जीवित चीजों के मौलिक गुणों में से एक है। कोशिका विभाजन भ्रूणजनन और पुनर्जनन को रेखांकित करता है।

समय के साथ सेल की संरचनात्मक और कार्यात्मक विशेषताओं में नियमित परिवर्तन सामग्री का गठन करते हैं कोशिका जीवन चक्र (कोशिका चक्र)।कोशिका चक्र एक कोशिका के अस्तित्व की अवधि है जो इसके गठन के क्षण से मातृ कोशिका को अपने स्वयं के विभाजन या मृत्यु तक विभाजित करती है।

कोशिका चक्र का एक महत्वपूर्ण घटक है माइटोटिक (प्रोलिफेरेटिव) चक्र- विभाजन के लिए और विभाजन के दौरान एक सेल तैयार करने की प्रक्रिया में होने वाली समय-समय पर परस्पर संबंधित और समन्वित घटनाओं का एक जटिल। इसके अलावा, जीवन चक्र शामिल है सेल निष्पादन अवधिबहुकोशिकीय जीव विशिष्ट कार्यसाथ ही सुप्त अवधि। 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। इसका मूल्य महत्वपूर्ण रूप से भिन्न होता है: बैक्टीरिया के लिए यह 20-30 मिनट है, जूते के लिए दिन में 1-2 बार, अमीबा के लिए लगभग 1.5 दिन। चक्र की अवधि को उसके सभी अवधियों की अवधि को बदलकर नियंत्रित किया जाता है। बहुकोशिकीय कोशिकाओं में भी विभाजित करने की एक अलग क्षमता होती है। प्रारंभिक भ्रूणजनन में, वे बार-बार विभाजित होते हैं, और वयस्क जीव में, अधिकांश भाग के लिए, वे इस क्षमता को खो देते हैं, क्योंकि वे विशिष्ट हो जाते हैं। लेकिन एक जीव में भी जो पूर्ण विकास तक पहुंच गया है, कई कोशिकाओं को खराब हो चुकी कोशिकाओं को बदलने के लिए विभाजित होना चाहिए जो लगातार बहा रहे हैं और अंत में, घावों को भरने के लिए नई कोशिकाओं की आवश्यकता होती है।

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

1. उच्च कशेरुकियों के शरीर में, सभी कोशिकाएं लगातार विभाजित नहीं होती हैं। ऐसी विशेष कोशिकाएं हैं जो विभाजित करने की क्षमता खो चुकी हैं (न्यूट्रोफिल, बेसोफिल, ईोसिनोफिल, तंत्रिका कोशिकाएं)। एक बच्चे के जन्म के समय तक, तंत्रिका कोशिकाएं एक अति विशिष्ट अवस्था में पहुंच जाती हैं, विभाजित करने की क्षमता खो देती हैं। ओण्टोजेनेसिस की प्रक्रिया में, उनकी संख्या लगातार घटती जाती है। इस परिस्थिति का एक अच्छा पक्ष है; यदि तंत्रिका कोशिकाएं विभाजित हो रही थीं, तो उच्च तंत्रिका कार्य (स्मृति, सोच) बाधित हो जाएगा।

2. कोशिकाओं की एक अन्य श्रेणी भी अत्यधिक विशिष्ट है, लेकिन उनके निरंतर विलुप्त होने 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 है और विभाजित करने की क्षमता नहीं खोई है। इन कोशिकाओं को नवीनीकरण कहा जाता है। एक उदाहरण आंतों के उपकला, हेमटोपोइएटिक कोशिकाओं की लगातार नवीनीकरण करने वाली कोशिकाएं हैं। यहां तक ​​​​कि हड्डी के ऊतक कोशिकाएं गैर-विशिष्ट लोगों से भी बन सकती हैं (यह हड्डी के फ्रैक्चर के पुनरावर्ती पुनर्जनन के दौरान देखा जा सकता है)। विशिष्ट कोशिकाओं की आबादी जो विभाजित करने की क्षमता को बनाए रखती हैं, उन्हें आमतौर पर स्टेम सेल कहा जाता है।

3. कोशिकाओं की तीसरी श्रेणी एक अपवाद है, जब कुछ शर्तों के तहत अति विशिष्ट कोशिकाएं माइटोटिक चक्र में प्रवेश कर सकती हैं। हम उन कोशिकाओं के बारे में बात कर रहे हैं जिनकी लंबी उम्र होती है और जहां पूर्ण विकास के बाद शायद ही कभी कोशिका विभाजन होता है। एक उदाहरण हेपेटोसाइट्स है। लेकिन अगर किसी प्रायोगिक जानवर से लीवर का 2/3 हटा दिया जाए, तो दो सप्ताह से भी कम समय में यह अपने पिछले आकार में आ जाता है। तो ग्रंथियों की कोशिकाएं हैं जो हार्मोन का उत्पादन करती हैं: सामान्य परिस्थितियों में, उनमें से कुछ ही प्रजनन करने में सक्षम होती हैं, और बदली हुई परिस्थितियों में, उनमें से अधिकांश विभाजित होना शुरू कर सकती हैं।

माइटोटिक चक्र की दो मुख्य घटनाओं के अनुसार, यह प्रतिष्ठित है प्रजननतथा भाग देनेवालासंगत चरण अंतरावस्थातथा पिंजरे का बँटवाराशास्त्रीय कोशिका विज्ञान।

इंटरपेज़ के प्रारंभिक खंड में (यूकेरियोट्स में 8-10 घंटे) (पोस्टमिटोटिक, प्रीसिंथेटिक, या जी 1 अवधि)इंटरपेज़ सेल के संगठन की विशेषताएं बहाल की जाती हैं, न्यूक्लियोलस का निर्माण, जो टेलोफ़ेज़ में शुरू हुआ, पूरा हो गया है। साइटोप्लाज्म से प्रोटीन की एक महत्वपूर्ण (90% तक) मात्रा नाभिक में प्रवेश करती है। साइटोप्लाज्म में, अल्ट्रास्ट्रक्चर के पुनर्गठन के समानांतर, प्रोटीन संश्लेषण तेज होता है। यह कोशिका द्रव्यमान के विकास में योगदान देता है। यदि संतति कोशिका को अगले माइटोटिक चक्र में प्रवेश करना है, तो संश्लेषण निर्देशित हो जाते हैं: डीएनए के रासायनिक अग्रदूत बनते हैं, एंजाइम जो डीएनए पुनर्प्रतिकृति प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करते हैं, और एक प्रोटीन संश्लेषित होता है जो इस प्रतिक्रिया को शुरू करता है। इस प्रकार, इंटरपेज़ की अगली अवधि - सिंथेटिक एक - तैयार करने की प्रक्रियाएँ की जाती हैं। कोशिकाओं में गुणसूत्रों का द्विगुणित समूह होता है 2n और 2cआनुवंशिक सामग्री डीएनए (कोशिका का आनुवंशिक सूत्र)।

पर कृत्रिमया एस-अवधि (6-10 घंटे)कोशिका के वंशानुगत पदार्थ की मात्रा दोगुनी हो जाती है। कुछ अपवादों के साथ दोहराव(कभी-कभी डीएनए दोहराव को इस शब्द से संदर्भित किया जाता है प्रतिकृति,कार्यकाल छोड़ना दोहरावगुणसूत्रों के दोहरीकरण को निरूपित करने के लिए।) डीएनए अर्ध-रूढ़िवादी तरीके से किया जाता है। इसमें डीएनए हेलिक्स का दो श्रृंखलाओं में विचलन होता है, इसके बाद उनमें से प्रत्येक के पास एक पूरक श्रृंखला का संश्लेषण होता है। नतीजा दो समान कॉइल है। डीएनए अणु जो मातृ के पूरक होते हैं, गुणसूत्र की लंबाई के साथ अलग-अलग टुकड़ों में बनते हैं, इसके अलावा, एक ही गुणसूत्र के विभिन्न भागों में, साथ ही साथ अलग-अलग गुणसूत्रों में गैर-एक साथ (अतुल्यकालिक रूप से)। फिर पार्सल (प्रतिकृति इकाइयां - प्रतिकृतियां) नवगठित डीएनए के एक मैक्रोमोलेक्यूल में "क्रॉसलिंक्ड" हैं। एक मानव कोशिका में 50,000 से अधिक प्रतिकृतियां होती हैं। उनमें से प्रत्येक की लंबाई लगभग 30 माइक्रोमीटर है। उनकी संख्या ओण्टोजेनी में बदल जाती है। प्रतिकृतियों द्वारा डीएनए प्रतिकृति का अर्थ निम्नलिखित तुलनाओं से स्पष्ट हो जाता है। डीएनए संश्लेषण की दर 0.5 माइक्रोमीटर/मिनट है। इस मामले में, लगभग 7 सेंटीमीटर लंबे एक मानव गुणसूत्र के डीएनए स्ट्रैंड के पुनरुत्पादन में लगभग तीन महीने लगेंगे। गुणसूत्रों के वे क्षेत्र जहां से संश्लेषण प्रारंभ होता है, कहलाते हैं दीक्षा बिंदु. शायद वे परमाणु लिफाफे की आंतरिक झिल्ली में इंटरपेज़ गुणसूत्रों के लगाव के स्थल हैं। यह माना जा सकता है कि अलग-अलग अंशों का डीएनए, जिसकी चर्चा नीचे की जाएगी, एस-अवधि के कड़ाई से परिभाषित चरण में दोहराया जाता है। इस प्रकार, अधिकांश आरआरएनए जीन अवधि की शुरुआत में डीएनए को दोगुना कर देते हैं। रिडुप्लीकेशन साइटोप्लाज्म से न्यूक्लियस में प्रवेश करने वाले सिग्नल द्वारा ट्रिगर किया जाता है, जिसकी प्रकृति स्पष्ट नहीं है। प्रतिकृति में डीएनए संश्लेषण आरएनए संश्लेषण से पहले होता है। एक कोशिका में जो इंटरपेज़ की एस-अवधि पार कर चुकी है, गुणसूत्रों में आनुवंशिक सामग्री की दोगुनी मात्रा होती है। डीएनए के साथ, आरएनए और प्रोटीन सिंथेटिक अवधि में गहन रूप से बनते हैं, और हिस्टोन की संख्या सख्ती से दोगुनी हो जाती है।

एक पशु कोशिका के डीएनए का लगभग 1% माइटोकॉन्ड्रिया में स्थित होता है। माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए का एक महत्वहीन हिस्सा सिंथेटिक अवधि में दोहराया जाता है, जबकि मुख्य भाग इंटरपेज़ के पोस्टसिंथेटिक अवधि में दोहराया जाता है। इसी समय, यह ज्ञात है कि यकृत कोशिकाओं में माइटोकॉन्ड्रिया का जीवनकाल, उदाहरण के लिए, 10 दिन है। यह देखते हुए कि हेपेटोसाइट्स सामान्य परिस्थितियों में शायद ही कभी विभाजित होते हैं, यह माना जाना चाहिए कि माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए रिडुप्लीकेशन माइटोटिक चक्र के चरणों की परवाह किए बिना हो सकता है। प्रत्येक गुणसूत्र दो सहोदरा क्रोमैटिडों से बना होता है ( 2एन), डीएनए शामिल है 4ग.

सिंथेटिक अवधि के अंत से माइटोसिस की शुरुआत तक का समय अंतराल पोस्टसिंथेटिक (प्री-माइटोटिक),या जी 2 - अवधिअंतरावस्था ( 2n और 4c) (3-6 घंटे)।यह आरएनए और विशेष रूप से प्रोटीन के गहन संश्लेषण की विशेषता है। इंटरपेज़ की शुरुआत की तुलना में साइटोप्लाज्म के द्रव्यमान का दोहरीकरण पूरा हो गया है। कोशिका के माइटोसिस में प्रवेश करने के लिए यह आवश्यक है। गठित प्रोटीन (ट्यूबुलिन) का हिस्सा बाद में स्पिंडल सूक्ष्मनलिकाएं बनाने के लिए उपयोग किया जाता है। सिंथेटिक और पोस्टसिंथेटिक अवधि सीधे माइटोसिस से संबंधित हैं। यह आपको इंटरपेज़ की एक विशेष अवधि में उन्हें उजागर करने की अनुमति देता है - पूर्वप्रावस्था.

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