تقسیم سلولی چیست؟ – مراحل و انواع آن کدامند؟
فرآیندی که در آن یک سلول مادر به دو یا چند سلول دختر تقسیم می شود، تقسیم سلولی نامیده شده و به دو نوع تقسیم میتوز و میوز در سلول های یوکاریوتی تقسیم می شود. در سلول های پروکاریوتی، تقسیم به صورت دوتایی خواهد بود. تقسیم سلولی مرحله ی لازم و ضروری یک چرخه سلولی می باشد. در تقسیم میتوز سلول های دختر تولید شده توانایی تقسیم شدن دوباره را دارند اما در تقسیم میوز، حاصل تقسیم گامت خواهد بود و توانایی تقسیم دوباره را ندارد. در کتاب های علوم پایه چهارم، ششم، هفتم و هشتم تقسیمات سلول ها و انواع این تقسیم ها توضیح داده شده است. این مقاله نشریه جهان شیمی فیزیک ما را بیشتر با این موضوع آشنا می کند.
تقسیم سلولی چیست
فرآیند تقسیم سلولی، مرحله ضروری در چرخه سلولی می باشد. چرخه ای که در آن از سلول های مادر، سلول های دختر حاصل می شوند. تکرار این چرخه در همه ارگانیسم ها از باکتری گرفته تا انسان ها انجام می شود. زمانی تقسیم در سلول ها اتفاق می افتد که به اندازه کافی رشد کرده و قادر به انجام فعالیت خود نمی باشند. روش تقسیمات سلولی در سلول های پروکاریوتی و یوکاریوتی متفاوت است. در سلول های پروکاریوتی و ساده، سلول ها با دو نیم کردن محتویات خود تقسیم دوتایی انجام می دهند. در موجودات پیچیده مثل انسان تقسیمات سلولی با دو روش میتوز و میوز انجام می شود. در مدت زمان عمر یک انسان تعداد ۱۰,۰۰۰ تریلیون تقسیم انجام می شود.
در این فرآیند، سلولی که در حال تقسیم است، سلول مادر و سلول های حاصل از تقسیم، سلول دختر نامیده می شوند.
تعریف سلول های پروکاریوتی و یوکاریوتی
سلول های آلی بر اساس ساختار سلولی خود به دو دسته سلول های پروکاریوتی و یوکاریوتی تقسیم می شوند. سلول های پروکاریوتی، دارای ساختار ساده ای هستند که اندامک های غشادار و هسته ندارند. در این سلول ها مواد ژنتیکی و کروموزوم ها، و تمام قسمت هایی که فعالیت های متابولیکی سلول را انجام می دهند، در داخل سلول و در فضای سیتوپلاسم به صورت آزادانه قرار گرفتند. اما در سلول های یوکاریوتی هسته و اندامک های دیگر توسط غشای خود از بقیه قسمت های سلول جدا می شوند. این اندامک ها شامل دستگاه گلژی، میتوکندری، کلروپلاست و … می باشند و مواد ژنتیکی شامل کروموزوم، DNA و… نیز داخل هسته این سلول ها جای دارند.
موجودات ساده ای چون آمیب ها و باکتری ها در گروه سلول های پروکاریوتی و موجودات پیچیده ای چون انسان، در گروه سلول های یوکاریوتی قرار می گیرند.
انواع تقسیم سلولی
وقتی سلول های پروکاریوتی و یوکاریوتی به اندازه کافی بزرگ شدند و به آخرین مرحله ی رشد خود رسیدند، می توانند تقسیم شوند. در این حال سلول های دختر جدید جایگزین سلول های مرده می شوند. نوع تقسیم شدن در این دو نوع سلول متفاوت است. در سلول های پروکاریوتی تقسیم شدن دوتایی یا شکافت باینری داریم. اما سلول های یوکاریوتی با توجه به نوع سلول ها به دو روش میتوز (در سلول های غیرجنسی) و میوز (در سلول های جنسی) تقسیم می شوند.
تقسیم دوتایی یا شکافت باینری در سلول های پروکاریوتی
این تقسیم سلولی، یک نوع تقسیم دوتایی غیر جنسی می باشد که سلول های حاصل کاملا با هم یکسان هستند. در این تقسیم ابتدا مولکول های DNA همانندسازی می کنند. رشته های DNA با رونویسی از منشأ خود و تشکیل حباب رونویسی، می توانند از هم کپی کنند. وقتی رونویسی و کپی شدن انجام شد، در میانه سلول، رشته ها از هم جدا می شوند و هر کدام به یک قسمت از دیواره ی سلولی متصل می شوند. یعنی رشته ها هر کدام در یک نیمه از سلول قرار می گیرند و با تقسیم شدن سلول به دو نیمه، سلول های دختری که تشکیل شد دارای مواد ژنتیکی یکسانی می باشند.
تقسیم سلولی میتوز در سلول های یوکاریوتی
در سلول های یوکاریوتی تقسیم شامل یک سری مراحل است که در آن اولا سلول مادر برای تقسیم شدن آماده می شود و سپس هسته و ماده ژنتیکی تقسیم می شود و در نهایت اندامک ها و سیتوپلاسم دو نیم شده و سلول های دختر تشکیل می شود. چرخه و تقسیم سلولی در سلول های یوکاریوتی دارای دو مرحله اینترفاز و فاز میتوزی می باشد. در مرحله اینترفاز رشد سلول و همانندسازی DNA و در مرحله ی فاز میتوزی DNA ای که همانند سازی کرده و همچنین سیتوپلاسم از هم جدا می شود. در زیر به توضیح این مراحل می پردازیم.
مرحله اینترفاز
در مرحله اینترفاز که سلول ها برای انجام تقسیم شدن آماده می شوند، سه مرحله ی G۱، S و G۲ وجود دارد.
در مرحله G۱ : در این مرحله که طولانی ترین مرحله تقسیم است سلول ها رشد کرده و انرژی مورد نیاز برای انجام همانندسازی DNA و تقسیم شدن سلول ها ذخیره می شود. در این مرحله کروموزوم ها متراکم و پروتئین های مربرط به آن سنتز می شوند.
مرحله سنتز یا S : در این مرحله همانند سازی مولکول DNA انجام و کروماتیدهای خواهری با رونویسی از کروموزوم ها ساخته می شوند. در مرحله سنتز، سانتروزوم ها دو برابر می شوند کروموزوم ها در این مرحله دارای کروموزوم های خواهری مضاعف هستند. کمربند میتوزی یا دوک تقسیم در این مرحله تشکیل می شود و کروموزوم ها به شکل نیمه متراکم هستند.
مرحله G۲ : در این مرحله کروموزوم ها آماده برای تقسیم شدن هستند و انرژی ذخیره شده را برای تولید پروتئین ها مصرف می کنند. فشردگی کروموزوم ها در مرحله G۲ زیاد بوده و دوک تقسیم ایجاد می شود. برای اینکه کمربند میتوزی تشکیل شود، اسکلت سلولی شکسته و کلروپلاست، میتوکندری و اندامک های دیگر دو برابر می شوند.
فاز میتوزی
در مرحله فاز میتوزی کروموزوم هایی که دو برابر شدند، با ردیف شدن کنار هم در قسمت نیمه ی سلول، کم کم از هم جدا می شوند. هر کدام از کروموزوم های فاصله گرفته به یک قطب سلول می روند. برای تولید سلول های دختر، هسته و سیتوپلاسم باید دو نیمه شوند.
میتوز در سلول های یوکاریوتی دارای پنج مرحله پروفاز، پرومتافاز، متافاز، آنافاز و تلوفاز می باشد. طی این پنج مرحله کروموزوم ها از هسته خارج شده و هسته به تدریج ناپدید می شود. با قرار گرفتن کروموزوم ها در وسط و جدا شدن آن ها از محل سانترومر و تشکیل کروماتیدهای خواهری مراحل ادامه پیدا می کند. در انتها که کروموزوم ها در دوطرف سلول قرار گرفتند و میتوز کامل شد غشای هسته دوباره پدیدار می شود.
سیتوکینز مرحله ای از فاز میتوزی است که در آن سلول ها به طور فیزیکی جدا شده و سلول های دختری تشکیل می شود. فرآیند سیتوکینز در سلول های یوکاریوتی که دارای دیواره و یا فاقد دیواره هستند، متفاوت می باشد.
در تقسیم میتوز از هر سلول مادر دو سلول دختر حاصل می شود و سلول های دختر دارای تعداد کروموزوم های برابر با سلول های مادر خود هستند و این تقسیم سلولی در سلول های سوماتیک و پیکری انجام می شود که بیشترین سلول های بدن انسان، سوماتیک می باشد. سلول های پیکری در بدن مانند سلول های تشکیل دهنده ماهیچه ها، پوست، مو و … می باشند. همچنین تعداد کروموزوم های سلول های انسانی ۲۳ جفت یا ۴۶ عدد می باشد.
تقسیم سلولی میوز در سلول های یوکاریوتی
در هنگام تشکیل سلول های جنسی (گامت ها) در جانوران، تقسیم میوز انجام می شود. در این تقسیم سلولی بر خلاف تقسیم میتوز تعداد کروموزوم های سلول های دختر، نصف تعداد کروموزوم های سلول مادر است. با این تعریف در انسان ها گامت ها دارای ۲۳ عدد کروموزوم می باشند. در این نوع از تقسیم در مرحله اول اینترفاز همانندسازی DNA انجام می شود ولی در مرحله دوم، مضاعف شدن انجام نشده و هر سلول نصف تعداد کروموزوم ها را خواهند داشت. ولی از یک سلول مادر تعداد چهار سلول دختری تشکیل می شود. گامت های تشکیل شده، همان سلول های جنسی اسپرم یا تخمک هستند که با هم ترکیب شده و سلول های دیپلوئیدی سوماتیک را ایجاد می کنند.
مدت زمان انجام تقسیم سلولی
تقسیم سلولی در جانوران مختلف در مدت زمان های مختلف انجام می شود. در پستاندارانی که تقسیم سلولی تندی دارند، این مدت زمان ۹ تا ۱۰ است. در انسان مدت زمان انجام یک تقسیم سلولی در سلول های جنینی یک تا چند ساعت و در سلول های بالغ، دو تا پنج روز می باشد. مدت زمان انجام هر مرحله از مراحل چرخه سلولی تحت کنترل عوامل درونی و بیرونی می باشد.
در هنگام تقسیم سلولی چه اتفاقی می افتد
چرخه سلولی مجموعه ای از رویدادهایی است که در یک سلول اتفاق می افتد و منجر به رشد، تکثیر و تقسیم آن به دو سلول دختر می شود. درک چرخه سلولی و تقسیم سلولی برای درک فرآیندهای اساسی زندگی، از توسعه ارگانیسم های چند سلولی گرفته تا تنظیم رشد سلولی و پیشگیری از بیماری هایی مانند سرطان، بسیار مهم است. میتوز فرآیند تقسیم هسته ای است که منجر به تشکیل دو هسته دختر از نظر ژنتیکی یکسان می شود. سیتوکینز تقسیم سیتوپلاسم است که پس از میتوز رخ می دهد و منجر به تشکیل دو سلول دختر جداگانه می شود.
پیشرفت سلول ها در چرخه سلولی توسط نقاط بازرسی مختلف در مراحل مختلف کنترل می شود. اینها تشخیص می دهند که آیا یک سلول حاوی DNA آسیب دیده است یا خیر و اطمینان حاصل می کند که آن سلول ها تکثیر و تقسیم نمی شوند. نقطه محدودیت (R) در G1 قرار دارد و یک ایست بازرسی کلیدی است. اکثریت قریب به اتفاق سلول هایی که از نقطه R عبور می کنند، تمام چرخه را تکمیل می کنند. سایر ایست های بازرسی در نقاط انتقال بین G1 و S و G2 و M قرار دارند.
اگر DNA آسیب دیده در هر ایست بازرسی شناسایی شود، فعال شدن نقطه بازرسی منجر به افزایش تولید پروتئین p53 می شود. p53 یک ژن سرکوبگر تومور است که پیشرفت چرخه سلولی را متوقف می کند و مکانیسم های ترمیم DNA آسیب دیده را آغاز می کند. اگر این DNA قابل ترمیم نباشد، تضمین می کند که سلول تحت آپوپتوز قرار می گیرد و دیگر نمی تواند تکثیر شود. این چرخه همچنین توسط سیکلین ها تنظیم می شود که با فعال کردن آنزیم های کیناز وابسته به سیکلین (CDK) پیشرفت سلول را کنترل می کنند.
