सेल साइकल: परिभाषा, चरण, विनियमन और तथ्य

विषय

• टीएल; डीआर (बहुत लंबा; डिडंट रीड)
• सेल चक्र के चरण
• इंटरफेज़ और उसके उप-चरण
• पैगंबर में परमाणु झिल्ली का टूटना
• मेटाफ़ेज़ में स्पिंडल भूमध्य रेखा
• अनापेज़ और टेलोफ़ेज़ में दो नाभिक
• पशु और पौधे साइटोकाइनेसिस
• सेल साइकिल विनियमन

कोशिका विभाजन एक जीव के विकास और स्वास्थ्य के लिए महत्वपूर्ण है। लगभग सभी कोशिकाएं कोशिका विभाजन में संलग्न होती हैं; कुछ अपने जीवन काल में कई बार करते हैं। एक बढ़ता हुआ जीव, जैसे कि एक मानव भ्रूण, व्यक्तिगत अंगों के आकार और विशेषज्ञता को बढ़ाने के लिए कोशिका विभाजन का उपयोग करता है। यहां तक ​​कि परिपक्व जीव, एक सेवानिवृत्त वयस्क मानव की तरह, शरीर के ऊतकों को बनाए रखने और मरम्मत के लिए कोशिका विभाजन का उपयोग करते हैं। सेल चक्र उस प्रक्रिया का वर्णन करता है जिसके द्वारा कोशिकाएं अपने निर्दिष्ट कार्य करती हैं, बढ़ती हैं और विभाजित होती हैं, और फिर दो परिणामी बेटी कोशिकाओं के साथ फिर से प्रक्रिया शुरू करती हैं। 19 वीं शताब्दी में, माइक्रोस्कोपी में तकनीकी विकास ने वैज्ञानिकों को यह निर्धारित करने की अनुमति दी कि सभी कोशिकाएं कोशिका विभाजन की प्रक्रिया के माध्यम से अन्य कोशिकाओं से उत्पन्न होती हैं। इसने पहले से मौजूद व्यापक धारणा को समाप्त कर दिया कि कोशिकाएं उपलब्ध पदार्थ से अनायास उत्पन्न होती हैं। सेल चक्र सभी चल रहे जीवन के लिए जिम्मेदार है। भले ही यह एक गुफा में चट्टान से चिपकी हुई शैवाल की कोशिकाओं में हो या आपकी बांह पर त्वचा की कोशिकाओं में, कदम एक ही हैं।

टीएल; डीआर (बहुत लंबा; डिडंट रीड)

कोशिका विभाजन एक जीव के विकास और स्वास्थ्य के लिए महत्वपूर्ण है। कोशिका चक्र कोशिका वृद्धि और विभाजन की दोहराई जाने वाली लय है। इसमें स्टेज इंटरफेज़ और माइटोसिस, साथ ही साथ उनके उप-चरण और साइटोकाइनेसिस की प्रक्रिया शामिल है। सेल चक्र कड़ाई से प्रत्येक चरण में चौकियों पर रसायनों द्वारा विनियमित किया जाता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि उत्परिवर्तन नहीं होता है और आसपास के ऊतक के लिए जो स्वस्थ है उससे अधिक तेजी से सेल विकास नहीं होता है।

सेल चक्र के चरण

सेल चक्र में अनिवार्य रूप से दो चरण होते हैं। पहला चरण इंटरफेज है। इंटरफेज़ के दौरान, सेल जी नामक तीन उप-चरणों में कोशिका विभाजन की तैयारी कर रहा है₁ चरण, एस चरण और जी₂ चरण। इंटरफेज़ के अंत तक, कोशिका नाभिक में गुणसूत्र सभी को दोहराया गया है। इन सभी चरणों के माध्यम से, सेल अपने दैनिक कार्यों के बारे में जाना जारी रखता है, जो कुछ भी वे हैं। जीव के पूरे जीवनकाल के लिए इंटरपेज़ दिन, सप्ताह, वर्ष - और कुछ मामलों में हो सकता है। अधिकांश तंत्रिका कोशिकाएं कभी भी जी नहीं छोड़ती हैं₁ इंटरफेज़ का चरण, इसलिए वैज्ञानिकों ने कोशिकाओं जैसे जी के लिए एक विशेष चरण नामित किया है₀। यह चरण तंत्रिका कोशिकाओं और अन्य कोशिकाओं के लिए है जो कोशिका विभाजन की प्रक्रिया में नहीं जाएगा। कभी-कभी ऐसा इसलिए होता है क्योंकि वे केवल तंत्रिका कोशिकाओं या मांसपेशियों की कोशिकाओं की तरह तैयार या नामित नहीं होते हैं, और इसे विक्षिप्तता की स्थिति कहा जाता है। अन्य समय में, वे बहुत पुराने या क्षतिग्रस्त हो जाते हैं, और जिसे अध्यात्म की अवस्था कहा जाता है। चूंकि तंत्रिका कोशिकाएं कोशिका चक्र से अलग होती हैं, इसलिए उन्हें नुकसान एक टूटी हुई हड्डी के विपरीत ज्यादातर अपूरणीय है, और यही कारण है कि रीढ़ या मस्तिष्क की चोट वाले लोगों में अक्सर स्थायी विकलांगता होती है।

कोशिका चक्र के दूसरे चरण को माइटोसिस या एम चरण कहा जाता है। माइटोसिस के दौरान, नाभिक दो में विभाजित होता है, प्रत्येक दो नाभिक के प्रत्येक दोहराए गए गुणसूत्र की एक प्रति को इंग करता है। माइटोसिस के चार चरण हैं, और ये प्रोफ़ेज़, मेटाफ़ेज़, एनाफ़ेज़ और टेलोफ़ेज़ हैं। लगभग उसी समय जब माइटोसिस हो रहा है, एक और प्रक्रिया होती है, जिसे साइटोकाइनेसिस कहा जाता है, जो लगभग अपना ही चरण है। यह वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा कोशिका का कोशिकाद्रव्य, और उसमें बाकी सब कुछ विभाजित होता है। इस तरह, जब नाभिक दो में विभाजित होता है, तो प्रत्येक नाभिक के साथ जाने के लिए आसपास की कोशिका में दो चीजें होती हैं। एक बार विभाजन पूरा होने के बाद, प्लाज्मा झिल्ली प्रत्येक नए सेल के चारों ओर बंद हो जाती है और पूरी तरह से एक दूसरे से दो नए समान कोशिकाओं को विभाजित करते हुए, चुटकी बंद कर देती है। तुरंत, दोनों कोशिकाएं इंटरफेज़ के पहले चरण में फिर से हैं: जी₁.

इंटरफेज़ और उसके उप-चरण

जी₁ गैप चरण 1 के लिए खड़ा है। शब्द "गैप" एक समय से आता है जब वैज्ञानिक माइक्रोस्कोप के तहत कोशिका विभाजन की खोज कर रहे थे और माइटोटिक चरण को बहुत रोमांचक और महत्वपूर्ण पाया। उन्होंने नाभिक विभाजन और साथ में साइटोकाइनेटिक प्रक्रिया को प्रमाण के रूप में देखा कि सभी कोशिकाएं अन्य कोशिकाओं से आई हैं। हालांकि, इंटरफेज़ के चरण स्थिर और निष्क्रिय लगते थे। इसलिए, उन्होंने उन्हें आराम करने की अवधि, या गतिविधि में अंतराल के रूप में सोचा। हालांकि, सच्चाई यह है कि जी₁ - और जी₂ इंटरफेज़ के अंत में - सेल के लिए विकास की अवधि में हलचल होती है, जिसमें सेल आकार में बढ़ता है और जीव के कल्याण में योगदान देता है जो कुछ भी "जन्म" हुआ था। अपने नियमित सेलुलर कर्तव्यों के अलावा, सेल प्रोटीन और राइबोन्यूक्लिक एसिड (आरएनए) जैसे अणुओं का निर्माण करता है।

यदि सेल का डीएनए क्षतिग्रस्त नहीं हुआ है और सेल पर्याप्त रूप से विकसित हो गया है, तो यह दूसरे चरण में एस चरण कहलाता है। यह सिंथेसिस चरण के लिए कम है। इस चरण के दौरान, जैसा कि नाम से पता चलता है, कोशिका अणुओं को संश्लेषित करने के लिए ऊर्जा का एक अच्छा सौदा समर्पित करती है। विशेष रूप से, सेल अपने डीएनए को दोहराता है, इसके गुणसूत्रों की नकल करता है। मनुष्य के दैहिक कोशिकाओं में 46 गुणसूत्र होते हैं, जो सभी कोशिकाएं होती हैं जो प्रजनन कोशिकाओं (शुक्राणु और डिंब) नहीं होती हैं।46 गुणसूत्रों को एक साथ जुड़ने वाली 23 समलिंगी जोड़ियों में व्यवस्थित किया जाता है। एक समरूप जोड़ी में प्रत्येक गुणसूत्र को दूसरे का समरूप कहा जाता है। जब एस चरण के दौरान गुणसूत्रों को डुप्लिकेट किया जाता है, तो उन्हें क्रोमेटिन नामक हिस्टोन प्रोटीन स्ट्रैड्स के चारों ओर बहुत कसकर कुंडलित किया जाता है, जिससे दोहराव की प्रक्रिया डीएनए प्रतिकृति त्रुटियों, या उत्परिवर्तन की संभावना कम हो जाती है। दो नए समान गुणसूत्र अब प्रत्येक क्रोमैटिड कहलाते हैं। हिस्टोन के स्ट्रैंड्स दो समान क्रोमैटिड्स को एक साथ बांधते हैं ताकि वे एक प्रकार का एक्स आकार बना सकें। जिस बिंदु पर वे बंधे होते हैं उसे सेंट्रोमियर कहते हैं। इसके अलावा, क्रोमैटिड अभी भी उनके होमोलॉग में शामिल हो गए हैं, जो अब क्रोमैटिड्स का एक एक्स-आकार का जोड़ा भी है। क्रोमैटिड्स की प्रत्येक जोड़ी को एक क्रोमोसोम कहा जाता है; अंगूठे का नियम है कि एक गुणसूत्र में एक से अधिक गुणसूत्र कभी नहीं होते हैं।

इंटरपेज़ का अंतिम चरण जी है₂, या गैप अवस्था 2. इस चरण को G के समान कारणों के लिए इसका नाम दिया गया था₁। जैसे जी के दौरान₁ और एस चरण, सेल पूरे चरण में अपने विशिष्ट कार्यों के साथ व्यस्त रहता है, यहां तक ​​कि यह इंटरफेज के काम को पूरा करता है और माइटोसिस के लिए तैयार करता है। माइटोसिस के लिए तैयार करने के लिए, कोशिका अपने माइटोकॉन्ड्रिया को विभाजित करती है, साथ ही इसके क्लोरोप्लास्ट (यदि यह कोई है)। यह धुरी तंतुओं के अग्रदूतों को संश्लेषित करना शुरू कर देता है, जिन्हें सूक्ष्मनलिकाएं कहा जाता है। यह क्रोमैटिड जोड़े के केंद्रक को उसके नाभिक में प्रतिकृति और स्टैकिंग करके बनाता है। माइटोसिस के दौरान स्पिंडल फाइबर परमाणु विभाजन की प्रक्रिया के लिए महत्वपूर्ण होगा, जब गुणसूत्रों को दो अलग-अलग नाभिकों में अलग करना होगा; यह सुनिश्चित करना कि सही गुणसूत्र सही नाभिक तक पहुंचते हैं और आनुवंशिक उत्परिवर्तन को रोकने के लिए सही होमोलोग के साथ जोड़े जाते हैं, महत्वपूर्ण हैं।

पैगंबर में परमाणु झिल्ली का टूटना

सेल चक्र के चरणों और इंटरफेज़ और माइटोसिस के उप-चरणों के बीच विभाजित मार्कर आर्टिफ़िस होते हैं जिनका उपयोग वैज्ञानिक कोशिका विभाजन की प्रक्रिया का वर्णन करने में सक्षम होने के लिए करते हैं। प्रकृति में, प्रक्रिया तरल है और कभी खत्म नहीं होती है। माइटोसिस के पहले चरण को प्रोफ़ेज़ कहा जाता है। यह राज्य में गुणसूत्रों के साथ शुरू होता है जो वे जी के अंत में थे₂ इंटरप्रेज़ेज का चरण, बहन क्रोमैटिड्स के साथ दोहराया जाता है जो सेंट्रोमीटर से जुड़ा होता है। प्रोफ़ेज़ के दौरान, क्रोमैटिन स्ट्रैंड कंडिशन करता है, जो प्रकाश माइक्रोस्कोपी के तहत क्रोमोसोम (यानी, बहन क्रोमैटिड्स की प्रत्येक जोड़ी) को दृश्यमान होने की अनुमति देता है। सेंट्रोमर्स सूक्ष्मनलिकाएं में बढ़ते रहते हैं, जो स्पिंडल फाइबर बनाते हैं। प्रोफ़ेज़ के अंत तक, परमाणु झिल्ली टूट जाता है, और स्पिंडल फाइबर कोशिका के कोशिकाद्रव्य में एक संरचनात्मक नेटवर्क बनाने के लिए जुड़ जाते हैं। चूँकि क्रोमोसोम अब साइटोप्लाज्म में मुक्त तैर रहे हैं, स्पिंडल फाइबर ही एकमात्र सहारा है जो उन्हें तैरते हुए भटकने से बचाता है।

मेटाफ़ेज़ में स्पिंडल भूमध्य रेखा

परमाणु झिल्ली के घुलते ही कोशिका मेटाफ़ेज़ में चली जाती है। धुरी के तंतु गुणसूत्र को कोशिका के भूमध्य रेखा तक ले जाते हैं। इस विमान को स्पिंडल भूमध्य रेखा या मेटाफ़ेज़ प्लेट के रूप में जाना जाता है। वहां कुछ भी मूर्त नहीं है; यह बस एक विमान है, जहां सभी गुणसूत्र लाइन अप करते हैं, और जो सेल को क्षैतिज या लंबवत रूप से काटता है, इस पर निर्भर करता है कि आप सेल को कैसे देख रहे हैं या कल्पना कर रहे हैं (इसके लिए दृश्य प्रतिनिधित्व के लिए, संसाधन देखें)। मनुष्यों में, 46 सेंट्रोमीटर हैं, और प्रत्येक एक क्रोमैटिड बहनों की जोड़ी से जुड़ा हुआ है। सेंट्रोमर्स की संख्या जीव पर निर्भर करती है। प्रत्येक सेंट्रोमियर दो स्पिंडल फाइबर से जुड़ा होता है। दो स्पिंडल तंतु एक बार जब वे सेंट्रोमियर छोड़ते हैं, तो वे कोशिका के विपरीत ध्रुवों पर संरचनाओं से जुड़ते हैं।

अनापेज़ और टेलोफ़ेज़ में दो नाभिक

कोशिका एनाफ़ेज़ में बदल जाती है, जो माइटोसिस के चार चरणों का संक्षिप्त रूप है। धुरी के तंतु जो क्रोमोसोम को कोशिका के ध्रुवों से जोड़ते हैं और उनके संबंधित ध्रुवों की ओर चले जाते हैं। ऐसा करने में, वे उस गुणसूत्र को अलग कर देते हैं जिससे वे जुड़े होते हैं। सेंट्रोमेर्स भी दो में विभाजित होता है क्योंकि प्रत्येक क्रोमैटिड बहन एक विपरीत ध्रुव की ओर एक आधा यात्रा करती है। चूंकि प्रत्येक क्रोमैटिड में अब अपना सेंट्रोमियर होता है, इसलिए इसे फिर से क्रोमोसोम कहा जाता है। इस बीच, अलग-अलग स्पिंडल फाइबर दोनों ध्रुवों से जुड़े होते हैं, जिससे कोशिका के दो ध्रुवों के बीच की दूरी बढ़ जाती है, जिससे कोशिका सपाट और लम्बी हो जाती है। एनाफ़ेज़ की प्रक्रिया इस तरह से होती है ताकि अंत तक, सेल के प्रत्येक पक्ष में प्रत्येक गुणसूत्र की एक प्रति शामिल हो।

टेलोफ़ेज़ माइटोसिस का चौथा और अंतिम चरण है। इस चरण में, बेहद कसकर भरे हुए गुणसूत्र - जो प्रतिकृति की सटीकता को बढ़ाने के लिए संघनित थे - स्वयं को अस्वस्थ करते हैं। धुरी के तंतुओं का विघटन होता है, और एक कोशिकीय ऑर्गेनेल जिसे एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम कहा जाता है, क्रोमोसोम के प्रत्येक सेट के आसपास नए परमाणु झिल्ली को संश्लेषित करता है। इसका मतलब है कि कोशिका में अब दो नाभिक हैं, प्रत्येक एक पूर्ण जीनोम के साथ। मिटोसिस पूरा हुआ।

पशु और पौधे साइटोकाइनेसिस

अब जब नाभिक को विभाजित किया गया है, तो बाकी सेल को भी विभाजित करने की आवश्यकता है ताकि दोनों कोशिकाएं भाग ले सकें। इस प्रक्रिया को साइटोकिनेसिस के रूप में जाना जाता है। यह माइटोसिस से एक अलग प्रक्रिया है, हालांकि यह अक्सर माइटोसिस के साथ होता है। यह जानवरों और पौधों की कोशिकाओं में अलग-अलग होता है, क्योंकि जहां पशु कोशिकाओं में केवल एक प्लाज्मा सेल झिल्ली होती है, पौधे की कोशिकाओं में एक कठोर कोशिका दीवार होती है। दोनों प्रकार की कोशिकाओं में, अब एक कोशिका में दो अलग-अलग नाभिक होते हैं। पशु कोशिकाओं में, एक सिकुड़ा हुआ अंगूठी कोशिका के मध्य बिंदु पर बनता है। यह माइक्रोफिलामेंट्स की एक अंगूठी है जो कोशिका के चारों ओर सिन्च करता है, केंद्र पर प्लाज्मा झिल्ली को एक कोर्सेट की तरह कसता है जब तक यह बनाता है कि क्या दरार दरार के रूप में जाना जाता है। दूसरे शब्दों में, सिकुड़ा हुआ अंगूठी कोशिका को एक घंटे का आकार बनाने का कारण बनता है जो अधिक से अधिक स्पष्ट हो जाता है, जब तक कि कोशिका पूरी तरह से दो अलग-अलग कोशिकाओं में बंद नहीं हो जाती। पादप कोशिकाओं में, गोल्गी कॉम्प्लेक्स नामक एक अंग पुटिका बनाता है, जो धुरी के साथ तरल के झिल्ली-बाउंड पॉकेट होते हैं जो कोशिका को दो नाभिकों के बीच विभाजित करते हैं। उन पुटिकाओं में पॉलीसेकेराइड होते हैं जिन्हें सेल प्लेट बनाने की आवश्यकता होती है, और सेल प्लेट अंततः फ़्यूज़ के साथ फ़्यूज़ हो जाती है और सेल की दीवार का हिस्सा बन जाती है जो एक बार मूल एकल सेल को रखे, लेकिन अब दो कोशिकाओं का घर है।

सेल साइकिल विनियमन

सेल चक्र को यह सुनिश्चित करने के लिए विनियमन का एक बड़ा सौदा आवश्यक है कि यह कुछ शर्तों के बिना आगे नहीं बढ़ता है जो सेल के अंदर और बाहर मिलते हैं। उस विनियमन के बिना, एक अनियंत्रित आनुवंशिक परिवर्तन, आउट-ऑफ-कंट्रोल सेल विकास (कैंसर), और अन्य समस्याएं होंगी। यह सुनिश्चित करने के लिए सेल चक्र में बहुत सी चौकियाँ हैं कि चीजें सही ढंग से आगे बढ़ रही हैं। यदि वे नहीं हैं, तो मरम्मत की जाती है, या प्रोग्राम्ड सेल डेथ की शुरुआत की जाती है। सेल चक्र के प्राथमिक रासायनिक नियामकों में से एक साइक्लिन-आश्रित किनेज (सीडीके) है। इस अणु के विभिन्न रूप हैं जो कोशिका चक्र में विभिन्न बिंदुओं पर काम करते हैं। उदाहरण के लिए, प्रोटीन p53 कोशिका में क्षतिग्रस्त डीएनए द्वारा निर्मित होता है, और जो G पर CDK कॉम्प्लेक्स को निष्क्रिय कर देगा₁/ S चेकपॉइंट, इस प्रकार सेल की प्रगति को गिरफ्तार करता है।