Μίτωση και μείωση

Από ένα κύτταρο, τρισεκατομμύρια

Κάποτε ήσουν ένα μόνο κύτταρο: το ζυγωτό, που σχηματίστηκε όταν ένα σπερματοζωάριο γονιμοποίησε ένα ωάριο. Σήμερα το σώμα σου αποτελείται από περίπου $30$ έως $40$ τρισεκατομμύρια κύτταρα.

Όλα προήλθαν από εκείνο το ένα, με διαιρέσεις: ένα κύτταρο γίνεται δύο, τα δύο τέσσερα, και ούτω καθεξής. Και οι διαιρέσεις δεν σταμάτησαν όταν γεννήθηκες. Αυτή τη στιγμή, ο μυελός των οστών σου φτιάχνει περίπου δύο εκατομμύρια καινούργια ερυθρά αιμοσφαίρια κάθε δευτερόλεπτο, και το δέρμα σου αντικαθιστά συνεχώς τα κύτταρα που χάνει.

Όλα αυτά γίνονται με έναν τρόπο διαίρεσης, τη μίτωση. Υπάρχει όμως και ένας δεύτερος, η μείωση, που γίνεται μόνο για να φτιαχτούν γαμέτες. Σε αυτό το μάθημα θα δεις γιατί χρειάζονται και τα δύο.

Γιατί διαιρούνται τα κύτταρα

Ένα κύτταρο διαιρείται για:

• Ανάπτυξη: από το ζυγωτό στο έμβρυο, στο παιδί, στον ενήλικα.
• Επισκευή: όταν κόβεσαι, καινούργια κύτταρα του δέρματος κλείνουν την πληγή· ένα σπασμένο κόκαλο κολλάει με νέα κύτταρα.
• Αντικατάσταση: κύτταρα που φθείρονται, όπως του εντέρου, του δέρματος, του αίματος, αντικαθίστανται συνεχώς.
• Αναπαραγωγή: στους μονοκύτταρους οργανισμούς, όπως η αμοιβάδα, η διαίρεση του κυττάρου είναι η ίδια η αναπαραγωγή.

Σε όλες αυτές τις περιπτώσεις υπάρχει μια απαίτηση: τα νέα κύτταρα πρέπει να έχουν τις ίδιες ακριβώς οδηγίες με το αρχικό. Ένα κύτταρο του δέρματος με λιγότερα χρωμοσώματα δεν θα λειτουργούσε σωστά.

Ο κυτταρικός κύκλος

Η ζωή ενός κυττάρου που διαιρείται είναι ένας κύκλος, ο κυτταρικός κύκλος. Έχει δύο μεγάλα κομμάτια:

Η μεσόφαση. Είναι το μεγαλύτερο μέρος του κύκλου, συνήθως πάνω από το $90\%$ του χρόνου. Το κύτταρο μεγαλώνει, κάνει τη δουλειά του, και κάποια στιγμή αντιγράφει όλο το DNA του. Μετά την αντιγραφή, κάθε χρωμόσωμα αποτελείται από δύο πανομοιότυπα αντίγραφα, τις αδελφές χρωματίδες, ενωμένες σε ένα σημείο που λέγεται κεντρομερίδιο. Γι' αυτό τα χρωμοσώματα στις φωτογραφίες μοιάζουν συχνά με X.

Η μίτωση και η διαίρεση του κυτταροπλάσματος. Ο πυρήνας διαιρείται στα δύο και μετά χωρίζεται και το κυτταρόπλασμα. Από ένα κύτταρο γίνονται δύο.

Η μίτωση περιγράφεται σε τέσσερις φάσεις. Δεν χρειάζεται να αποστηθίσεις λεπτομέρειες· αρκεί να καταλάβεις τη λογική:

1. Πρόφαση: τα χρωμοσώματα συμπυκνώνονται και γίνονται ορατά. Η μεμβράνη του πυρήνα διαλύεται και σχηματίζεται η άτρακτος, ένα σύστημα από ινίδια.
2. Μετάφαση: τα χρωμοσώματα παρατάσσονται στη μέση του κυττάρου, στη σειρά.
3. Ανάφαση: οι αδελφές χρωματίδες κάθε χρωμοσώματος χωρίζουν και τραβιούνται από τα ινίδια προς τους δύο αντίθετους πόλους.
4. Τελόφαση: σε κάθε πόλο σχηματίζεται νέος πυρήνας. Το κυτταρόπλασμα χωρίζεται και προκύπτουν δύο κύτταρα.

Ο κυτταρικός κύκλος

Πάτα «Επόμενο στάδιο» και κάνε έναν ολόκληρο γύρο. Πρόσεξε πότε αντιγράφεται το DNA και πότε μοιράζεται.

Διάλεξε στάδιο

ΑνάπτυξηΑντιγραφή DNAΠρόφασηΜετάφασηΑνάφασηΤελόφαση

ΑνάπτυξηΜεσόφαση. Το κύτταρο μεγαλώνει, φτιάχνει πρωτεΐνες και οργανίδια, και κάνει τη δουλειά του. Είναι το μεγαλύτερο κομμάτι του κύκλου.

Επόμενο στάδιο

Η μείωση: η διαίρεση για τους γαμέτες

Σκέψου τι θα γινόταν αν τα σπερματοζωάρια και τα ωάρια έπαιρναν $46$ χρωμοσώματα, όπως τα άλλα κύτταρα. Στη γονιμοποίηση θα ενώνονταν $46 + 46 = 92$. Στην επόμενη γενιά $184$. Ο αριθμός θα διπλασιαζόταν σε κάθε γενιά.

Για να μείνει σταθερός, οι γαμέτες πρέπει να έχουν τα μισά χρωμοσώματα. Αυτό το πετυχαίνει η μείωση.

Η μείωση γίνεται μόνο στους γεννητικούς αδένες: στους όρχεις, όπου φτιάχνονται τα σπερματοζωάρια, και στις ωοθήκες, όπου φτιάχνονται τα ωάρια. Περιλαμβάνει δύο διαδοχικές διαιρέσεις, μετά από μία μόνο αντιγραφή του DNA:

• Στην πρώτη διαίρεση χωρίζουν τα ομόλογα χρωμοσώματα: από κάθε ζεύγος, το ένα πάει στο ένα κύτταρο και το άλλο στο άλλο. Εδώ ο αριθμός πέφτει από $46$ σε $23$.
• Στη δεύτερη διαίρεση χωρίζουν οι αδελφές χρωματίδες, όπως στη μίτωση.

Το αποτέλεσμα: τέσσερα κύτταρα με $23$ χρωμοσώματα το καθένα, ένα από κάθε ζεύγος. (Στον άνδρα γίνονται και τα τέσσερα σπερματοζωάρια· στη γυναίκα, από κάθε μείωση προκύπτει ένα μόνο ωάριο.)

Τα κύτταρα με ένα μόνο σετ χρωμοσωμάτων λέγονται απλοειδή ($n = 23$). Τα σωματικά κύτταρα, με δύο σετ, λέγονται διπλοειδή ($2n = 46$).

Στη γονιμοποίηση: $23 + 23 = 46$. Το ζυγωτό είναι ξανά διπλοειδές, και από εκεί και πέρα αναλαμβάνει η μίτωση.

Γιατί κανένα αδέρφι δεν είναι ίδιο με άλλο. Οι τέσσερις γαμέτες μιας μείωσης δεν είναι πανομοιότυποι, για δύο λόγους:

• Τυχαία κατανομή: σε κάθε ζεύγος, το ποιο ομόλογο θα πάει σε ποιο κύτταρο είναι θέμα τύχης, ανεξάρτητα από τα άλλα ζεύγη.
• Διασκελισμός: στην αρχή της πρώτης διαίρεσης τα ομόλογα χρωμοσώματα ακουμπούν και ανταλλάσσουν κομμάτια. Έτσι φτιάχνονται χρωμοσώματα με καινούργιους συνδυασμούς γονιδίων από τον παππού και τη γιαγιά.

Μίτωση, μείωση ή και οι δύο;

Κάθε πρόταση ταιριάζει στη μία διαίρεση, στην άλλη, ή και στις δύο.

Ποια διαίρεση;

Βοηθά μια πληγή να κλείσει

ΜίτωσηΜείωσηΚαι οι δύο

0 / 9

Όταν η μίτωση ξεφεύγει

Η μίτωση ελέγχεται αυστηρά: το κύτταρο διαιρείται μόνο όταν πρέπει, και σταματά όταν πρέπει. Υπάρχουν «σημεία ελέγχου» στον κύκλο, όπου το κύτταρο ελέγχει αν το DNA του αντιγράφηκε σωστά.

Αν αλλαγές στο DNA χαλάσουν αυτούς τους ελέγχους, ένα κύτταρο μπορεί να αρχίσει να διαιρείται ανεξέλεγκτα. Το αποτέλεσμα είναι ένας όγκος, και αν τα κύτταρα εισβάλλουν σε άλλους ιστούς, μιλάμε για καρκίνο. Πολλά φάρμακα κατά του καρκίνου στοχεύουν ακριβώς στα κύτταρα που διαιρούνται γρήγορα.

Ας το κάνουμε μαζί

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Δείξε τη λύση

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Δείξε τη λύση

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Δείξε τη λύση