นิวเคลียร์ฟิชชันทำงานอย่างไร? ประเภทฟิชชันนิวเคลียร์

เซลล์แต่ละเซลล์เริ่มมีชีวิตเมื่อแยกตัวจากแม่และยุติการดำรงอยู่ทำให้มีโอกาสปรากฏตัวสำหรับเซลล์ของลูกสาว ธรรมชาติมีวิธีแบ่งนิวเคลียสมากกว่าหนึ่งวิธีขึ้นอยู่กับโครงสร้างของมัน

วิธีการแบ่งเซลล์

การแบ่งตัวของนิวเคลียร์ขึ้นอยู่กับชนิดของเซลล์:

- ฟิชชันไบนารี (พบในโปรคาริโอต)

- Amitosis (วิธีการแบ่งโดยตรง)

- ไมโทซิส (พบในยูคาริโอต)

- ไมโอซิส (มีไว้สำหรับการแบ่งเซลล์สืบพันธุ์)

ประเภทของการแบ่งนิวเคลียร์ถูกกำหนดโดยธรรมชาติและสอดคล้องกับโครงสร้างของเซลล์และหน้าที่ที่มันทำในสิ่งมีชีวิตมหภาคหรือโดยตัวมันเอง

ฟิชชันไบนารี

ส่วนใหญ่มักเกิดขึ้นในเซลล์โปรคาริโอต ประกอบด้วยการเพิ่มโมเลกุลดีเอ็นเอแบบวงกลมเป็นสองเท่า การแบ่งนิวเคลียสแบบไบนารีเรียกเช่นนั้นเนื่องจากเซลล์ลูกสาวสองเซลล์ที่มีขนาดเท่ากันปรากฏจากเซลล์แม่

หลังจากสารพันธุกรรม (โมเลกุลของ DNAหรืออาร์เอ็นเอ) ถูกจัดเตรียมอย่างเหมาะสมนั่นคือกะบังตามขวางเริ่มก่อตัวขึ้นจากผนังเซลล์ซึ่งจะค่อยๆแคบลงและแบ่งไซโทพลาซึมของเซลล์ออกเป็นสองส่วนที่เหมือนกันโดยประมาณ

กระบวนการที่สองของการแบ่งเรียกว่ารุ่นหรือการหารไบนารีที่ไม่สม่ำเสมอ ในกรณีนี้จะมีรอยนูนปรากฏขึ้นที่ส่วนของผนังเซลล์ซึ่งจะค่อยๆโตขึ้น หลังจากขนาดของ "ไต" และเซลล์แม่เท่ากันแล้วก็แยกจากกัน และส่วนหนึ่งของผนังเซลล์จะถูกสังเคราะห์ขึ้นอีกครั้ง

อะมิโทซิส

นิวเคลียร์ฟิชชันนี้คล้ายกับที่อธิบายไว้ข้างต้นด้วยสิ่งนั้นความแตกต่างคือไม่มีสารพันธุกรรมเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า วิธีนี้อธิบายครั้งแรกโดยนักชีววิทยา Remak ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นในเซลล์ที่มีการเปลี่ยนแปลงทางพยาธิวิทยา (การเสื่อมของเนื้องอก) และยังเป็นบรรทัดฐานทางสรีรวิทยาสำหรับเนื้อเยื่อตับกระดูกอ่อนและกระจกตา

กระบวนการนิวเคลียร์ฟิชชันเรียกว่าอะมิโทซิสเนื่องจากว่าเซลล์ยังคงทำหน้าที่ของมันและไม่สูญเสียไปเหมือนในช่วงไมโทซิส สิ่งนี้อธิบายคุณสมบัติทางพยาธิวิทยาที่มีอยู่ในเซลล์ด้วยวิธีการแบ่งตัวนี้ นอกจากนี้การแบ่งนิวเคลียสโดยตรงจะเกิดขึ้นโดยไม่มีแกนหมุนการแบ่งดังนั้นโครมาตินในเซลล์ลูกสาวจึงกระจายไม่สม่ำเสมอ ต่อจากนั้นเซลล์ดังกล่าวไม่สามารถใช้วงจรไมโทซิสได้ บางครั้ง amitosis ส่งผลให้เกิดเซลล์หลายนิวเคลียส

ไมโทซิส

นี่คือฟิชชันนิวเคลียร์ทางอ้อม ส่วนใหญ่มักพบในเซลล์ยูคาริโอต ความแตกต่างหลักระหว่างกระบวนการนี้คือเซลล์ลูกสาวและเซลล์ของแม่มีจำนวนโครโมโซมเท่ากัน ด้วยเหตุนี้จำนวนเซลล์ที่ต้องการจึงได้รับการบำรุงรักษาในร่างกายตลอดจนกระบวนการสร้างและการเติบโตเป็นไปได้ เฟลมมิงเป็นคนแรกที่อธิบายไมโทซิสในเซลล์สัตว์

ในกรณีนี้กระบวนการของการแบ่งนิวเคลียร์จะแบ่งออกเป็นเฟสและไมโทซิสเอง อินเตอร์เฟสคือสถานะของส่วนที่เหลือของเซลล์ในช่วงเวลาระหว่างส่วนต่างๆ สามารถแยกแยะได้หลายขั้นตอนในนั้น:

1. ระยะเวลาสังเคราะห์ - เซลล์เจริญเติบโตโปรตีนและคาร์โบไฮเดรตสะสมอยู่ภายใน ATP (อะดีโนซีนไตรฟอสเฟต) ถูกสังเคราะห์อย่างแข็งขัน

2. ช่วงเวลาสังเคราะห์ - สารพันธุกรรมเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า

3. ช่วงเวลาสังเคราะห์ - องค์ประกอบของเซลล์เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าโปรตีนจะปรากฏเป็นแกนหมุนของการแบ่งตัว

ขั้นตอนของไมโทซิส

การแบ่งนิวเคลียสของเซลล์ยูคาริโอตคือกระบวนการที่ต้องสร้างออร์แกเนลล์เพิ่มเติม - เซนโทรโซม มันตั้งอยู่ถัดจากนิวเคลียสและหน้าที่หลักของมันคือสร้างออร์แกเนลล์ใหม่ซึ่งเป็นแกนหมุนของการแบ่งตัว โครงสร้างนี้ช่วยกระจายโครโมโซมระหว่างเซลล์ลูกสาวอย่างเท่าเทียมกัน

ไมโทซิสมีสี่ขั้นตอน:

1. คำทำนาย: โครมาตินในนิวเคลียสควบแน่นเป็นโครมาทิดซึ่งรวมตัวกันใกล้เซนโทรเมียร์ทำให้โครโมโซมเป็นคู่ นิวคลีโอลิแตกตัวเซนทริโอลีสแยกไปตามขั้วของเซลล์ แกนฟิชชันเกิดขึ้น

2. Metaphase: โครโมโซมถูกจัดเรียงเป็นเส้นตรงกลางเซลล์กลายเป็นแผ่นเมทาเฟส

3. Anaphase: โครมาทิดจากใจกลางเซลล์แตกต่างกันไปที่ขั้วจากนั้นเซนโทรเมียร์จะถูกแบ่งออกเป็นสองส่วน การเคลื่อนไหวนี้เกิดขึ้นได้เนื่องจากแกนฟิชชันซึ่งเป็นเกลียวที่หดและยืดโครโมโซมไปในทิศทางที่ต่างกัน

4. เทโลเฟส: นิวเคลียสของลูกสาวเกิดขึ้น Chromatids เปลี่ยนเป็นโครมาตินอีกครั้งมีนิวเคลียสเกิดขึ้นและมีนิวคลีโอลีอยู่ ทุกอย่างจบลงด้วยการแบ่งตัวของไซโตพลาสซึมและการก่อตัวของผนังเซลล์

endomitosis

การเพิ่มขึ้นของสารพันธุกรรมที่ไม่ได้เกี่ยวข้องกับการแบ่งนิวเคลียสเรียกว่า endomitosis พบในเซลล์พืชและสัตว์ ในกรณีนี้การทำลายไซโทพลาสซึมและเยื่อหุ้มนิวเคลียสจะไม่เกิดขึ้น แต่โครมาตินจะเปลี่ยนเป็นโครโมโซมและจากนั้นจะถูกทำลายอีกครั้ง

กระบวนการนี้ทำให้ได้โพลีพลอยด์นิวเคลียสที่ปริมาณดีเอ็นเอเพิ่มขึ้น สิ่งนี้เกิดขึ้นในเซลล์ที่สร้างอาณานิคมของไขกระดูกแดง นอกจากนี้ยังมีกรณีที่โมเลกุลของดีเอ็นเอมีขนาดเพิ่มขึ้นเป็น 2 เท่า แต่จำนวนโครโมโซมยังคงเท่าเดิม พวกเขาเรียกว่าโพลีทีนและสามารถพบได้ในเซลล์แมลง

คุณค่าของไมโทซิส

การแบ่งนิวเคลียสแบบไมโทติกเป็นวิธีการรักษาโครโมโซมให้คงที่ เซลล์ลูกสาวมียีนชุดเดียวกับแม่และมีลักษณะเฉพาะทั้งหมดที่มีอยู่ในตัว Mitosis เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับ:

- การเจริญเติบโตและการพัฒนาของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ (จากการรวมตัวของเซลล์สืบพันธุ์)

- การเคลื่อนที่ของเซลล์จากชั้นล่างไปยังชั้นบนรวมทั้งการเปลี่ยนเซลล์เม็ดเลือด (เม็ดเลือดแดงเม็ดเลือดขาวเกล็ดเลือด)

- การฟื้นฟูเนื้อเยื่อที่เสียหาย (ในสัตว์บางชนิดความสามารถในการสร้างใหม่เป็นสิ่งที่จำเป็นสำหรับการอยู่รอดเช่นในดาวทะเลหรือกิ้งก่า)

- การสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศของพืชและสัตว์บางชนิด (สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง)

ไมโอซิส

กลไกการแบ่งนิวเคลียสของเซลล์สืบพันธุ์มีหลายประการแตกต่างจากร่างกาย เป็นผลให้เซลล์ได้รับที่มีข้อมูลทางพันธุกรรมมากกว่ารุ่นก่อนครึ่งหนึ่ง นี่เป็นสิ่งที่จำเป็นเพื่อรักษาจำนวนโครโมโซมให้คงที่ในทุกเซลล์ของร่างกาย

ไมโอซิสเกิดขึ้นในสองขั้นตอน:

- ขั้นตอนการลด

- ขั้นตอนที่เท่าเทียมกัน

แนวทางที่ถูกต้องของกระบวนการนี้เป็นไปได้เฉพาะในเซลล์ที่มีโครโมโซมชุดเท่ากัน (diploid, tetraploid, hexaproid ฯลฯ ) แน่นอนว่ายังมีความเป็นไปได้ที่จะส่งผ่านไมโอซิสในเซลล์ที่มีโครโมโซมชุดแปลก ๆ แต่ลูกหลานอาจกลายเป็นสิ่งที่ไม่สามารถทำได้

เป็นกลไกนี้ที่ทำให้เกิดการเป็นหมันการแต่งงานระหว่างเผ่าพันธุ์ เนื่องจากเซลล์สืบพันธุ์มีชุดโครโมโซมที่แตกต่างกันจึงทำให้รวมกันได้ยากและการเกิดขึ้นของลูกหลานที่มีชีวิตหรือเจริญพันธุ์

การแบ่งไมโอซิสครั้งแรก

ชื่อของขั้นตอนซ้ำกันใน mitosis: prophase, metaphase, anaphase, telophase แต่มีความแตกต่างที่สำคัญหลายประการ

1. คำทำนาย: ชุดโครโมโซมที่เพิ่มเป็นสองเท่าต้องผ่านการเปลี่ยนแปลงหลายขั้นตอนโดยผ่านห้าขั้นตอน (เลปโททีน, ไซโกทีน, พาคีทีน, ทูต, ไดอะไคเนซิส) ทั้งหมดนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการผันคำกริยาและการข้าม

ผัน คือการบรรจบกันของโครโมโซมที่เป็นเนื้อเดียวกัน ในเลปโททีนจะมีการสร้างเธรดบาง ๆ ระหว่างพวกเขาจากนั้นในไซโกทีนโครโมโซมจะเชื่อมต่อกันเป็นคู่และเป็นผลให้ได้โครงสร้างของโครมาทิดทั้งสี่

ครอสโอเวอร์ - กระบวนการแลกเปลี่ยนข้ามภูมิภาคโครมาทิดระหว่างโครโมโซมน้องสาวหรือโครโมโซมที่เหมือนกัน สิ่งนี้เกิดขึ้นในระยะ pachytene มีการสร้างทางแยก (chiasmas) ของโครโมโซม บุคคลสามารถมีการแลกเปลี่ยนดังกล่าวได้ตั้งแต่สามสิบห้าถึงหกสิบหก ผลลัพธ์ของกระบวนการนี้คือความแตกต่างทางพันธุกรรมของวัสดุที่ได้รับหรือความแปรปรวนของเซลล์สืบพันธุ์

เมื่อขั้นตอนการทูตเกิดขึ้นคอมเพล็กซ์ของโครมาทิดทั้งสี่จะถูกทำลายและโครโมโซมน้องสาวจะถูกขับไล่ Diakinesis เสร็จสิ้นการเปลี่ยนจากการทำนายเป็นเมตาเฟส

2. เมตาเฟส: โครโมโซมเรียงแถวใกล้เส้นศูนย์สูตรของเซลล์

3. อนาเฟส: โครโมโซมยังคงประกอบด้วยโครโมโซมสองตัวแยกออกไปทางขั้วของเซลล์

4. เทโลเฟส: แกนหมุนของการแบ่งถูกทำลายอันเป็นผลมาจากการที่เซลล์สองเซลล์ที่มีชุดโครโมโซมเดี่ยวถูกสร้างขึ้นโดยมีจำนวนดีเอ็นเอเพิ่มขึ้นสองเท่า

ส่วนที่สองของไมโอซิส

กระบวนการนี้เรียกอีกอย่างว่า“ ไมโทซิสของไมโอซิส”ในช่วงเวลาระหว่างสองเฟส DNA จะไม่เกิดการเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าและเซลล์จะเข้าสู่การพยากรณ์ครั้งที่สองด้วยโครโมโซมชุดเดียวกับที่ยังคงอยู่หลังจากเทโลเฟส 1

1. คำทำนาย: โครโมโซมควบแน่นผ่านการแยกตัวศูนย์เซลล์ (เศษที่เหลืออยู่แยกไปยังขั้วของเซลล์) เมมเบรนนิวเคลียร์จะถูกทำลายและมีการสร้างแกนหมุนที่ตั้งฉากกับแกนหมุนจากส่วนแรก

2. เมตาเฟส: โครโมโซมตั้งอยู่ที่เส้นศูนย์สูตรทำให้เกิดแผ่นเมทาเฟส

3. อนาเฟส: โครโมโซมแบ่งออกเป็นโครมาทิดซึ่งแตกต่างกันไปในทิศทางต่างๆ

4. เทโลเฟส: นิวเคลียสถูกสร้างขึ้นในเซลล์ลูกสาวโครมาทิดจะถูก despiralized เป็นโครมาติน

เมื่อสิ้นสุดระยะที่สองจากเซลล์แม่หนึ่งเซลล์เรามีลูกสาวสี่คนที่มีโครโมโซมครึ่งชุด หากไมโอซิสเกิดขึ้นพร้อมกับการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ (นั่นคือการก่อตัวของเซลล์สืบพันธุ์) การแบ่งตัวจะเกิดขึ้นอย่างกะทันหันไม่สม่ำเสมอและเซลล์หนึ่งจะถูกสร้างขึ้นด้วยชุดโครโมโซมเดี่ยวและตัวลดสามตัวที่ไม่มีข้อมูลทางพันธุกรรมที่จำเป็น มีความจำเป็นเพื่อให้มีสารพันธุกรรมเพียงครึ่งเดียวของเซลล์พ่อแม่เท่านั้นที่ยังคงอยู่ในไข่และอสุจิ นอกจากนี้รูปแบบของการแบ่งนิวเคลียร์ในรูปแบบนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่ามีการรวมกันของยีนใหม่ ๆ รวมถึงการสืบทอดของอัลลีลบริสุทธิ์

ในโปรโตซัวมีไมโอซิสที่แตกต่างกันเมื่อมีเพียงส่วนเดียวเท่านั้นที่เกิดขึ้นในช่วงแรกและการข้ามเกิดขึ้นในช่วงที่สอง นักวิทยาศาสตร์แนะนำว่ารูปแบบนี้เป็นสารตั้งต้นวิวัฒนาการของไมโอซิสตามปกติของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ อาจมีวิธีการฟิชชันอื่น ๆ ที่นักวิทยาศาสตร์ยังไม่ทราบ