แต่ละเซลล์เริ่มต้นชีวิตเมื่อแยกออกจากเซลล์แม่ และสิ้นสุดการดำรงอยู่ ปล่อยให้เซลล์ลูกสาวปรากฏขึ้น ธรรมชาติให้วิธีแบ่งนิวเคลียสได้มากกว่าหนึ่งวิธี ขึ้นอยู่กับโครงสร้างของมัน
วิธีการแบ่งเซลล์
การแบ่งนิวเคลียร์ขึ้นอยู่กับประเภทเซลล์:
- ฟิชชันไบนารี (พบในโปรคาริโอต)
- Amitosis (ส่วนทางตรง).
- ไมโทซิส (พบในยูคาริโอต)
- ไมโอซิส (ออกแบบมาสำหรับการแบ่งเซลล์สืบพันธุ์)
ประเภทของการแบ่งนิวเคลียสถูกกำหนดโดยธรรมชาติและสอดคล้องกับโครงสร้างของเซลล์และหน้าที่ในเซลล์มหภาคหรือโดยตัวมันเอง
ฟิชชันไบนารี
ชนิดนี้พบมากในเซลล์โปรคาริโอต ประกอบด้วยการเพิ่มโมเลกุล DNA แบบวงกลมเป็นสองเท่า การเกิดฟิชชันแบบไบนารีของนิวเคลียสถูกเรียกเช่นนั้นเนื่องจากเซลล์ลูกสาวที่มีขนาดเท่ากันสองเซลล์ปรากฏขึ้นจากเซลล์แม่
หลังจากเตรียมสารพันธุกรรม (โมเลกุล DNA หรือ RNA) ด้วยวิธีที่เหมาะสม กล่าวคือ เริ่มจากผนังเซลล์เป็นสองเท่ากะบังขวางก่อตัวขึ้น ซึ่งจะค่อยๆ แคบลงและแบ่งไซโตพลาสซึมของเซลล์ออกเป็นสองส่วนที่เหมือนกันโดยประมาณ
กระบวนการฟิชชันที่สองเรียกว่าการแตกตัวหรือการแตกตัวแบบไบนารีที่ไม่สม่ำเสมอ ในกรณีนี้ ส่วนที่ยื่นออกมาจะปรากฏขึ้นที่บริเวณผนังเซลล์ ซึ่งจะค่อยๆ โตขึ้น หลังจากที่ขนาดของ "ไต" และเซลล์แม่เท่ากันก็จะแยกจากกัน และส่วนของผนังเซลล์ถูกสังเคราะห์อีกครั้ง
Amitosis
แผนกนิวเคลียร์นี้คล้ายกับที่อธิบายไว้ข้างต้น โดยมีความแตกต่างที่ไม่มีการทำซ้ำของสารพันธุกรรม วิธีนี้ได้รับการอธิบายครั้งแรกโดยนักชีววิทยา Remak ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นในเซลล์ที่เปลี่ยนแปลงทางพยาธิวิทยา (ความเสื่อมของเนื้องอก) และเป็นบรรทัดฐานทางสรีรวิทยาสำหรับเนื้อเยื่อตับ กระดูกอ่อน และกระจกตา
กระบวนการแบ่งนิวเคลียสเรียกว่า อะมิโทซิส เนื่องจากเซลล์ยังคงทำหน้าที่เหมือนเดิม และไม่สูญเสียไปเหมือนระหว่างไมโทซิส สิ่งนี้อธิบายคุณสมบัติทางพยาธิวิทยาที่มีอยู่ในเซลล์ด้วยวิธีการแบ่งนี้ นอกจากนี้ การแบ่งนิวเคลียสโดยตรงจะเกิดขึ้นโดยไม่มีแกนฟิชชัน ดังนั้นโครมาตินในเซลล์ลูกสาวจึงมีการกระจายอย่างไม่สม่ำเสมอ ต่อมาเซลล์ดังกล่าวไม่สามารถใช้วงจรไมโทติคได้ บางครั้ง อะมิโทซิสส่งผลให้เกิดการสร้างเซลล์หลายนิวเคลียส
ไมโทซิส
นี่คือปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันทางอ้อม มักพบในเซลล์ยูคาริโอต ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างกระบวนการนี้คือ เซลล์ลูกสาวและเซลล์แม่มีจำนวนโครโมโซมเท่ากัน ด้วยเหตุนี้จำนวนเซลล์ที่ต้องการจะคงอยู่ในร่างกายและกระบวนการสร้างใหม่และการเจริญเติบโตก็เป็นไปได้เช่นกัน เฟลมมิ่งเป็นคนแรกที่อธิบายการแบ่งเซลล์ในเซลล์สัตว์
กระบวนการแบ่งนิวเคลียสในกรณีนี้แบ่งเป็นเฟสและไมโทซิสโดยตรง Interphase คือสถานะพักของเซลล์ระหว่างดิวิชั่น สามารถแบ่งออกเป็นหลายขั้นตอน:
1. ระยะเวลาก่อนสังเคราะห์ - เซลล์เติบโต โปรตีนและคาร์โบไฮเดรตสะสมอยู่ในนั้น ATP (อะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต) ถูกสังเคราะห์อย่างแข็งขัน
2. ระยะเวลาสังเคราะห์ - สารพันธุกรรมเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า
3. ช่วงหลังสังเคราะห์ - องค์ประกอบเซลล์สองเท่า โปรตีนปรากฏที่ประกอบเป็นแกนหมุนของการแบ่ง
ระยะไมโทซิส
การแบ่งนิวเคลียสของเซลล์ยูคาริโอตเป็นกระบวนการที่ต้องสร้างออร์แกเนลล์เพิ่มเติม - เซนโทรโซม มันตั้งอยู่ถัดจากนิวเคลียสและหน้าที่หลักของมันคือการก่อตัวของออร์แกเนลล์ใหม่ - แกนหมุนของการแบ่ง โครงสร้างนี้ช่วยกระจายโครโมโซมอย่างสม่ำเสมอระหว่างเซลล์ลูกสาว
แบ่งเซลล์ออกเป็นสี่ระยะ:
1. คำทำนาย: โครมาตินในนิวเคลียสควบแน่นเป็นโครมาทิดซึ่งรวมตัวกันใกล้กับเซนโทรเมียร์เพื่อสร้างโครโมโซมเป็นคู่ นิวคลีโอลีสลายตัวและเซนทริโอลเคลื่อนไปที่ขั้วของเซลล์ เกิดสปินเดิลฟิชชัน
2. เมตาเฟส: โครโมโซมเรียงกันเป็นเส้นตรงผ่านกึ่งกลางของเซลล์ ก่อตัวเป็นเพลตเมตาเฟส
3. อนาเฟส: โครมาทิดเคลื่อนจากจุดศูนย์กลางของเซลล์ไปยังขั้ว จากนั้นเซนโทรเมียร์จะแยกออกเป็นสองส่วน เช่นการเคลื่อนไหวเป็นไปได้เนื่องจากแกนของการแบ่งซึ่งเกลียวที่หดตัวและยืดโครโมโซมไปในทิศทางต่างๆ
4. Telophase: สร้างนิวเคลียสของลูกสาว โครมาทิดกลายเป็นโครมาตินอีกครั้ง นิวเคลียสก่อตัวขึ้น และในนั้น - นิวเคลียส ทุกอย่างจบลงด้วยการแบ่งตัวของไซโตพลาสซึมและการก่อตัวของผนังเซลล์
Endomitosis
การเพิ่มขึ้นของสารพันธุกรรมที่ไม่เกี่ยวข้องกับการแบ่งตัวของนิวเคลียสเรียกว่าเอนโดไมโทซิส พบในเซลล์พืชและสัตว์ ในกรณีนี้ ไซโตพลาสซึมและเปลือกของนิวเคลียสจะไม่ถูกทำลาย แต่โครมาตินจะเปลี่ยนเป็นโครโมโซมและสลายไปอีกครั้ง
กระบวนการนี้จะสร้างนิวเคลียสโพลีพลอยด์ที่มีปริมาณ DNA เพิ่มขึ้น ความคล้ายคลึงกันเกิดขึ้นในเซลล์ที่สร้างอาณานิคมของไขกระดูกแดง นอกจากนี้ มีหลายกรณีที่โมเลกุลดีเอ็นเอมีขนาดใหญ่ขึ้นสองเท่า ในขณะที่จำนวนโครโมโซมยังคงเท่าเดิม พวกมันถูกเรียกว่าโพลิทีนและสามารถพบได้ในเซลล์แมลง
ความหมายของไมโทซิส
การแบ่งนิวเคลียสไมโทติกเป็นวิธีรักษาชุดโครโมโซมให้คงที่ เซลล์ลูกสาวมียีนชุดเดียวกันกับแม่ และมีลักษณะเฉพาะทั้งหมดที่มีอยู่ในเซลล์ ไมโทซิสเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับ:
- การเจริญเติบโตและการพัฒนาของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ (จากการหลอมรวมของเซลล์สืบพันธุ์);
- ย้ายเซลล์จากชั้นล่างไปยังชั้นบน เช่นเดียวกับการเปลี่ยนเซลล์เม็ดเลือด (เม็ดเลือดแดง เม็ดเลือดขาว เกล็ดเลือด);
- ฟื้นฟูเนื้อเยื่อที่เสียหาย (ในสัตว์บางชนิด ความสามารถในการงอกใหม่คือเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการอยู่รอด เช่น ปลาดาวหรือกิ้งก่า);
- การสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศของพืชและสัตว์บางชนิด (ไม่มีกระดูกสันหลัง)
ไมโอซิส
กลไกการแบ่งนิวเคลียสของเซลล์สืบพันธุ์ค่อนข้างแตกต่างจากโซมาติก เป็นผลให้ได้รับเซลล์ที่มีข้อมูลทางพันธุกรรมเพียงครึ่งเดียวของรุ่นก่อน นี่เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อรักษาจำนวนโครโมโซมในแต่ละเซลล์ของร่างกายให้คงที่
ไมโอซิสเกิดขึ้นในสองขั้นตอน:
- ลดขั้น;
- ระยะสมการ
ขั้นตอนที่ถูกต้องของกระบวนการนี้เป็นไปได้เฉพาะในเซลล์ที่มีโครโมโซมคู่กัน (diploid, tetraploid, hexaproid เป็นต้น) แน่นอนว่ามันยังคงเป็นไปได้ที่จะได้รับไมโอซิสในเซลล์ที่มีโครโมโซมชุดคี่ แต่จากนั้นลูกหลานอาจไม่สามารถทำงานได้
เป็นกลไกที่ช่วยให้การแต่งงานข้ามสายพันธุ์เป็นหมัน เนื่องจากเซลล์เพศมีโครโมโซมชุดต่างๆ กัน จึงเป็นเรื่องยากสำหรับพวกมันที่จะรวมตัวและให้กำเนิดลูกหลานที่มีชีวิตหรือเจริญพันธุ์
ไมโอซิสส่วนแรก
ชื่อของเฟสซ้ำในไมโทซิส: prophase, metaphase, anaphase, telophase แต่มีข้อแตกต่างที่สำคัญหลายประการ
1. คำทำนาย: โครโมโซมชุดคู่ดำเนินการชุดของการเปลี่ยนแปลงผ่านห้าขั้นตอน (leptotene, zygotene, pachytene, diplotene, diakinesis) ทั้งหมดนี้เกิดขึ้นได้จากการผันและการข้าม
การผันคำกริยาคือการนำโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันมารวมกัน ใน leptoten ระหว่างพวกเขาจะเกิดขึ้นเส้นบาง ๆ จากนั้นในไซโกเทนโครโมโซมจะเชื่อมต่อกันเป็นคู่และเป็นผลให้โครงสร้างของโครมาทิดสี่ตัวได้รับ
Crossingover คือกระบวนการแลกเปลี่ยนข้ามส่วนของโครมาทิดระหว่างพี่น้องหรือโครโมโซมที่คล้ายคลึงกัน สิ่งนี้เกิดขึ้นในระยะของปาคีทีน ครอสซิ่ง (chiasmata) ของโครโมโซมเกิดขึ้น บุคคลสามารถมีการแลกเปลี่ยนดังกล่าวได้ตั้งแต่สามสิบห้าถึงหกสิบหก ผลลัพธ์ของกระบวนการนี้คือความแตกต่างทางพันธุกรรมของวัสดุที่เกิด หรือความแปรปรวนของเซลล์สืบพันธุ์
เมื่อถึงขั้นไดโพทีน โครมาทิดสี่ชนิดจะแตกตัวและโครโมโซมของน้องสาวจะผลักกัน ไดอะคิเนซิสเสร็จสิ้นการเปลี่ยนจากการพยากรณ์เป็นเมตาเฟส
2. เมตาเฟส: โครโมโซมเรียงแถวใกล้เส้นศูนย์สูตรของเซลล์
3. Anaphase: โครโมโซมที่ยังคงประกอบด้วยสองโครมาทิดเคลื่อนออกจากกันไปทางขั้วของเซลล์
4. Telophase: สปินเดิลแตก ทำให้มีเซลล์เดี่ยว 2 เซลล์ที่มี DNA เป็นสองเท่า
ไมโอซิสส่วนที่สอง
กระบวนการนี้เรียกอีกอย่างว่า "ไมโทซิสของไมโอซิส" ในช่วงเวลาระหว่างสองเฟส การทำซ้ำของ DNA จะไม่เกิดขึ้น และเซลล์จะเข้าสู่การพยากรณ์ที่สองด้วยโครโมโซมชุดเดียวกับที่มันทิ้งไว้หลังจากเทโลเฟส 1
1. คำทำนาย: โครโมโซมควบแน่น ศูนย์เซลล์แยกออกจากกัน (ส่วนที่เหลือแยกไปทางขั้วของเซลล์) เปลือกนิวเคลียร์จะถูกทำลายและแกนหมุนส่วนจะก่อตัวขึ้น ซึ่งตั้งฉากกับแกนหมุนจากส่วนที่หนึ่ง
2. Metaphase: โครโมโซมตั้งอยู่ที่เส้นศูนย์สูตรเกิดขึ้นเมตาเฟสเพลท
3. Anaphase: โครโมโซมแบ่งออกเป็นโครมาทิดซึ่งแยกออกจากกัน
4. Telophase: นิวเคลียสถูกสร้างขึ้นในเซลล์ลูกสาว chromatids despiralize เป็น chromatin
เมื่อสิ้นสุดระยะที่สอง จากเซลล์หลักหนึ่งเซลล์ เรามีเซลล์ลูกสาวสี่เซลล์ที่มีโครโมโซมครึ่งชุด หากไมโอซิสเกิดขึ้นพร้อมกับการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ (นั่นคือการก่อตัวของเซลล์สืบพันธุ์) การแบ่งส่วนนั้นจะเกิดขึ้นอย่างกะทันหัน ไม่สม่ำเสมอ และเซลล์หนึ่งจะถูกสร้างขึ้นด้วยชุดโครโมโซมเดี่ยวและตัวรีดิวซ์สามตัวที่ไม่มีข้อมูลทางพันธุกรรมที่จำเป็น มีความจำเป็นเพื่อให้สารพันธุกรรมเพียงครึ่งเดียวของเซลล์แม่ได้รับการเก็บรักษาไว้ในไข่และสเปิร์ม นอกจากนี้ การแบ่งแยกนิวเคลียสในรูปแบบนี้ช่วยให้เกิดการผสมผสานของยีนใหม่ ๆ รวมถึงการสืบทอดของอัลลีลบริสุทธิ์
ในโปรโตซัว ไมโอซิสมีความแตกต่างกัน เมื่อแบ่งได้เพียงช่วงเดียวในช่วงแรก และในช่วงที่สองจะมีการข้ามผ่าน นักวิทยาศาสตร์แนะนำว่ารูปแบบนี้เป็นสารตั้งต้นของวิวัฒนาการของไมโอซิสปกติในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ อาจมีวิธีอื่นของการแยกตัวของนิวเคลียร์ที่นักวิทยาศาสตร์ยังไม่ทราบ