Յուրաքանչյուր բջիջ սկսում է իր կյանքը, երբ բաժանվում է մայր բջջից և ավարտում է իր գոյությունը՝ թույլ տալով իր դուստր բջիջներին հայտնվել: Բնությունն ապահովում է դրանց միջուկը բաժանելու մեկից ավելի եղանակներ՝ կախված դրանց կառուցվածքից:
Բջիջների բաժանման մեթոդներ
Միջուկային բաժանումը կախված է բջջի տեսակից.
- Երկուական տրոհում (հայտնաբերված է պրոկարիոտներում):
- ամիտոզ (ուղիղ բաժանում).
- Միտոզ (հայտնաբերված էուկարիոտներում):
- Մեյոզ (նախատեսված է սեռական բջիջների բաժանման համար):
Միջուկային բաժանման տեսակները որոշվում են ըստ բնույթի և համապատասխանում են բջջի կառուցվածքին և գործառույթին, որը այն կատարում է մակրոօրգանիզմում կամ ինքն իրեն:
Երկուական տրոհում
Այս տեսակն առավել տարածված է պրոկարիոտ բջիջներում: Այն բաղկացած է շրջանաձև ԴՆԹ-ի մոլեկուլի կրկնապատկումից: Միջուկի երկուական տրոհումը կոչվում է այսպես, քանի որ մայր բջջից առաջանում են երկու նույնական չափի դուստր բջիջներ։
Գենետիկ նյութը (ԴՆԹ կամ ՌՆԹ մոլեկուլ) համապատասխան ձևով պատրաստելուց հետո, այսինքն՝ կրկնապատկվելով, սկսվում է բջջի պատից.ձևավորվում է լայնակի միջնապատ, որն աստիճանաբար նեղանում է և բջջի ցիտոպլազմը բաժանում երկու մոտավորապես նույնական մասերի։
Երկրորդ տրոհման գործընթացը կոչվում է բողբոջում կամ անհավասար երկուական տրոհում: Այս դեպքում բջջի պատի տեղում առաջանում է ելուստ, որն աստիճանաբար մեծանում է։ «Երիկամի» և մայր բջջի չափերը հավասարվելուց հետո դրանք կբաժանվեն։ Եվ բջջային պատի մի հատված նորից սինթեզվում է։
ամիտոզ
Այս միջուկային բաժանումը նման է վերը նկարագրվածին, այն տարբերությամբ, որ գենետիկական նյութի կրկնօրինակում չկա։ Այս մեթոդն առաջին անգամ նկարագրել է կենսաբան Ռեմակը։ Այս երևույթը տեղի է ունենում պաթոլոգիկորեն փոփոխված բջիջներում (ուռուցքի այլասերում), ինչպես նաև ֆիզիոլոգիական նորմ է լյարդի հյուսվածքի, աճառի և եղջերաթաղանթի համար։
Միջուկային բաժանման գործընթացը կոչվում է ամիտոզ, քանի որ բջիջը պահպանում է իր գործառույթները և չի կորցնում դրանք, ինչպես միտոզի ժամանակ։ Սա բացատրում է բաժանման այս մեթոդով բջիջներին բնորոշ պաթոլոգիական հատկությունները: Բացի այդ, միջուկային ուղղակի բաժանումը տեղի է ունենում առանց տրոհման spindle-ի, ուստի դուստր բջիջներում քրոմատինը անհավասարաչափ է բաշխված: Հետագայում նման բջիջները չեն կարող օգտագործել միտոտիկ ցիկլը: Երբեմն ամիտոզի արդյունքում առաջանում են բազմամիջուկային բջիջներ:
Միտոզ
Սա անուղղակի միջուկային տրոհում է: Այն առավել հաճախ հանդիպում է էուկարիոտիկ բջիջներում: Այս գործընթացի հիմնական տարբերությունն այն է, որ դուստր բջիջները և մայր բջիջները պարունակում են նույն թվով քրոմոսոմներ: Դրանով իսկօրգանիզմում պահպանվում է անհրաժեշտ քանակությամբ բջիջներ, հնարավոր են նաև վերածնման և աճի գործընթացներ։ Ֆլեմինգն առաջինն էր, ով նկարագրեց միտոզը կենդանական բջիջում:
Միջուկային բաժանման գործընթացը այս դեպքում բաժանվում է միջֆազային և ուղղակի միտոզների: Ինտերֆազը բջջի հանգստի վիճակն է բաժանումների միջև: Այն կարելի է բաժանել մի քանի փուլերի՝
1. Նախասինթետիկ շրջան - բջիջը աճում է, դրանում կուտակվում են սպիտակուցներ և ածխաջրեր, ակտիվորեն սինթեզվում է ATP (ադենոզինտրիֆոսֆատ):
2. Սինթետիկ շրջան – Գենետիկական նյութը կրկնապատկվել է։
3. Հետսինթետիկ շրջան. բջջային տարրերը կրկնապատկվում են, սպիտակուցներ են հայտնվում, որոնք կազմում են բաժանման լիսեռը:
Միտոզի փուլեր
Էուկարիոտ բջջի միջուկի բաժանումը գործընթաց է, որը պահանջում է լրացուցիչ օրգանելի՝ ցենտրոսոմի ձևավորում։ Այն գտնվում է միջուկի կողքին, և նրա հիմնական գործառույթը նոր օրգանելի՝ բաժանման spindle-ի առաջացումն է։ Այս կառուցվածքն օգնում է քրոմոսոմները հավասարաչափ բաշխել դուստր բջիջների միջև։
Միտոզի չորս փուլ կա.
1. Պրոֆազ. միջուկի քրոմատինը խտանում է քրոմատիդների, որոնք հավաքվում են ցենտրոմերին մոտ՝ զույգ-զույգ քրոմոսոմներ ձևավորելու համար: Միջուկները քայքայվում են, իսկ ցենտրիոլները շարժվում են դեպի բջջի բևեռները։ Ձևավորվում է տրոհման լիսեռ։
2. Մետաֆազ. քրոմոսոմները գծով շարվում են բջջի կենտրոնի միջով՝ ձևավորելով մետաֆազային թիթեղը։
3. Անաֆազ. Քրոմատիդները բջջի կենտրոնից շարժվում են դեպի բևեռներ, այնուհետև ցենտրոմերները բաժանվում են երկու մասի: Այդպիսինշարժումը հնարավոր է բաժանման լիսեռի շնորհիվ, որի թելերը կծկվում և ձգվում են քրոմոսոմները տարբեր ուղղություններով։
4. Տելոֆազ. ձևավորվում են դուստր միջուկներ: Քրոմատիդները կրկին վերածվում են քրոմատինի, ձևավորվում է միջուկը, իսկ դրա մեջ՝ միջուկները։ Ամեն ինչ ավարտվում է ցիտոպլազմայի բաժանմամբ և բջջային պատի ձևավորմամբ։
Էնդոմիտոզ
Գենետիկական նյութի աճը, որը չի ներառում միջուկային բաժանում, կոչվում է էնդոմիտոզ: Այն հանդիպում է բույսերի և կենդանիների բջիջներում։ Այս դեպքում ցիտոպլազմայի և միջուկի թաղանթի ոչնչացում չի լինում, այլ քրոմատինը վերածվում է քրոմոսոմների, այնուհետև նորից հուսահատվում։
Այս գործընթացն առաջացնում է պոլիպլոիդ միջուկներ՝ ԴՆԹ-ի ավելացված պարունակությամբ: Նմանը տեղի է ունենում կարմիր ոսկրածուծի գաղութներ ձևավորող բջիջներում: Բացի այդ, լինում են դեպքեր, երբ ԴՆԹ-ի մոլեկուլները կրկնապատկվում են չափերով, մինչդեռ քրոմոսոմների թիվը մնում է նույնը։ Դրանք կոչվում են պոլիտեն և կարող են հայտնաբերվել միջատների բջիջներում։
Միտոզի նշանակությունը
Միտոտիկ միջուկային բաժանումը քրոմոսոմների մշտական հավաքածուն պահպանելու միջոց է: Դստեր բջիջներն ունեն նույն գեների հավաքածուն, ինչ մայրը և դրան բնորոշ բոլոր հատկանիշները: Միտոզը պահանջվում է հետևյալի համար՝
- բազմաբջիջ օրգանիզմի աճ և զարգացում (սեռական բջիջների միաձուլումից);
- բջիջների տեղափոխում ստորին շերտերից դեպի վերին շերտեր, ինչպես նաև փոխարինում արյան բջիջները (էրիթրոցիտներ, լեյկոցիտներ, թրոմբոցիտներ);
- վնասված հյուսվածքների վերականգնում (որոշ կենդանիների մոտ վերականգնվելու ունակությունն է.գոյատևման անհրաժեշտ պայման, օրինակ՝ ծովաստղերը կամ մողեսները);
- բույսերի և որոշ կենդանիների (անողնաշարավորների) անսեռ բազմացում.
Մեյոզ
Սերմային բջիջների միջուկային բաժանման մեխանիզմը որոշ չափով տարբերվում է սոմատիկից: Արդյունքում ստացվում են բջիջներ, որոնք ունեն կիսով չափ գենետիկ տեղեկատվություն, քան իրենց նախորդները։ Սա անհրաժեշտ է մարմնի յուրաքանչյուր բջիջում քրոմոսոմների մշտական քանակի պահպանման համար։
Մեյոզը տեղի է ունենում երկու փուլով՝
- կրճատման փուլ;
- հավասարման փուլ.
Այս գործընթացի ճիշտ ընթացքը հնարավոր է միայն հավասարաչափ քրոմոսոմներով բջիջներում (դիպլոիդ, տետրապլոիդ, հեքսապրոիդ և այլն): Իհարկե, հնարավոր է մեյոզի ենթարկվել քրոմոսոմների տարօրինակ հավաքածու ունեցող բջիջներում, բայց այդ դեպքում սերունդը կարող է կենսունակ չլինել:
Հենց այս մեխանիզմն է ապահովում անպտղությունը միջտեսակային ամուսնություններում։ Քանի որ սեռական բջիջները պարունակում են քրոմոսոմների տարբեր խմբեր, դա դժվարացնում է դրանց միաձուլումը և կենսունակ կամ բեղմնավոր սերունդ արտադրելը:
Մեյոզի առաջին բաժանում
Փուլերի անվանումը կրկնում է միտոզում առկա փուլերը՝ պրոֆազ, մետաֆազ, անաֆազ, տելոֆազ: Բայց կան մի շարք էական տարբերություններ։
1. Պրոֆազ. քրոմոսոմների կրկնակի հավաքածուն կատարում է մի շարք փոխակերպումներ՝ անցնելով հինգ փուլով (լեպտոտեն, զիգոտեն, պաչիտեն, դիպլոտեն, դիակինեզ): Այս ամենը տեղի է ունենում խոնարհման և հատման շնորհիվ։
Խոնարհումը հոմոլոգ քրոմոսոմների միավորումն է: Լեպտոտենում նրանց միջև ձևավորվում ենբարակ թելեր, ապա զիգոտենում քրոմոսոմները զույգերով միացվում են և արդյունքում ստացվում են չորս քրոմատիդների կառուցվածք։
Crossingover-ը քրոմատիդների հատվածների խաչաձեւ փոխանակման գործընթաց է քույր կամ հոմոլոգ քրոմոսոմների միջև: Սա տեղի է ունենում պաչիտենի փուլում: Ձևավորվում են քրոմոսոմների հատումներ (chiasmata): Մարդը կարող է ունենալ երեսունհինգից մինչև վաթսունվեց այդպիսի փոխանակումներ։ Այս գործընթացի արդյունքը ստացված նյութի գենետիկական տարասեռությունն է կամ սեռական բջիջների փոփոխականությունը։
Երբ գալիս է դիպլոտենային փուլը, չորս քրոմատիդների բարդույթները քայքայվում են, և քույր քրոմոսոմները վանում են միմյանց: Դիակինեզը ավարտում է անցումը պրոֆազից մետաֆազ:
2. Մետաֆազ. քրոմոսոմները շարվում են բջջի հասարակածի մոտ։
3. Անաֆազ. քրոմոսոմները, որոնք դեռ բաղկացած են երկու քրոմատիդներից, շարժվում են իրարից դեպի բջջի բևեռները:
4. Տելոֆազ. spindle-ը քայքայվում է, ինչի արդյունքում առաջանում են երկու հապլոիդ բջիջներ՝ կրկնակի մեծ քանակությամբ ԴՆԹ-ով:
Մեյոզի երկրորդ բաժանում
Այս գործընթացը կոչվում է նաև «մեյոզի միտոզ»: Երկու փուլերի միջև ընկած պահին ԴՆԹ-ի կրկնօրինակումը տեղի չի ունենում, և բջիջը մտնում է երկրորդ պրոֆազ քրոմոսոմների նույն շարքով, որը թողել էր տելոֆազ 1-ից հետո։
1. Պրոֆազ. քրոմոսոմները խտանում են, բջջի կենտրոնը բաժանվում է (դրա մնացորդները շեղվում են դեպի բջջի բևեռները), միջուկային ծրարը ոչնչացվում է և ձևավորվում է բաժանման լիսեռ, որը գտնվում է առաջին բաժանումից պտտվող լիսեռին ուղղահայաց:
2. Մետաֆազ. քրոմոսոմները գտնվում են հասարակածում, ձևավորվում ենմետաֆազային թիթեղ։
3. Անաֆազ. քրոմոսոմները բաժանվում են քրոմատիդների, որոնք հեռանում են իրարից։
4. Տելոֆազ. դուստր բջիջներում ձևավորվում է միջուկ, քրոմատիդները վերածվում են քրոմատինի:
Երկրորդ փուլի վերջում մեկ ծնող բջիջից մենք ունենք չորս դուստր բջիջներ՝ քրոմոսոմների կես հավաքածուով: Եթե մեյոզը տեղի է ունենում գամետոգենեզի հետ (այսինքն՝ սեռական բջիջների ձևավորումը), ապա բաժանումը կտրուկ, անհավասար է, և մեկ բջիջ ձևավորվում է քրոմոսոմների հապլոիդ հավաքածուով և երեք վերականգնող մարմիններով, որոնք չեն կրում անհրաժեշտ գենետիկական տեղեկատվությունը: Դրանք անհրաժեշտ են, որպեսզի ձվաբջջի և սերմի մեջ պահպանվի մայր բջջի գենետիկական նյութի միայն կեսը։ Բացի այդ, միջուկային բաժանման այս ձևն ապահովում է գեների նոր համակցությունների առաջացումը, ինչպես նաև մաքուր ալելների ժառանգությունը։
Նախակենդանիների մոտ կա մեյոզի տարբերակ, երբ առաջին փուլում տեղի է ունենում միայն մեկ բաժանում, իսկ երկրորդում՝ անցում: Գիտնականները ենթադրում են, որ այս ձևը բազմաբջիջ օրգանիզմների նորմալ մեյոզի էվոլյուցիոն նախադրյալն է: Հնարավոր են միջուկային տրոհման այլ եղանակներ, որոնց մասին գիտնականները դեռ չգիտեն:
