שלבי מיטוזיס (חלוקת תאים)

תוֹכֶן

• TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)
• משפט
• מטאפזה
• אנפאסה
• טלופאז
• ציטוקינזיס
• ממשק
• סוגי תאים
• מיטוזה לעומת מיוזה
• מדוע התאים מתחלקים
• שלבי מיטוזיס

כל דבר חי מורכב מתאים. כל בן אנוש מתחיל את החיים כעובר אנושי מופרה עם תא אחד, ובבגרותו התפתח לחמישה טריליון תאים, הודות לתהליך של חלוקת תאים המכונה מיטוזה. מיטוזיס מתרחשת בכל פעם שיש צורך בתאים חדשים. בלעדיו, התאים בגופך לא יכלו לשכפל, והחיים כפי שאתה יודע הם לא היו קיימים.

TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)

מיטוזיס הוא תהליך של חלוקת תאים, לפיו תא יחיד מתחלק לשני תאי בת זהים גנטית.שלב חמש המיתוזה הוא בין-שלב, פרואז, מטאפזה, אנאפזה וטלופאז.

משפט

מיטוזיס מתחיל בפרובאז ', המתרחש לאחר שלב הכנה ראשוני, המתרחש במהלך שלב - שלב "מנוחה" בין חלוקות התא.

במהלך הנבואה המוקדמת, התא מתחיל לפרק כמה מבנים וליצור אחרים, מתכונן לחלוקת הכרומוזומים. הכרומוזומים המשוכפלים מהבין-שלבי מתעבים, כלומר הם הופכים לדחוסים ונפצעים היטב. המעטפה הגרעינית נשברת, ומנגנון המכונה ציר מיטוטי נוצר בשולי התא המפריד. הציר מורכב מחלבונים חזקים הנקראים מיקרו-צינורות, המהווים חלק מהתאים "שלד" ומניעים את חלוקת התא דרך התארכות. הציר מתארך בהדרגה במהלך נבואה. תפקידו לארגן את הכרומוזומים ולהעביר אותם במהלך המיטוזה.

לקראת סוף שלב הנבואה, מעטפת הגרעין נשברת, והמיקרו-צינורות מגיעים מכל עמוד תאים לקו המשווה. Kinetochores, אזורים מיוחדים במרכזי הכרומוזומים - אזורים של DNA שבהם כרומטידיות האחות קשורים בצורה הדוקה ביותר - נקשרים לסוג של מיקרו-צינור הנקרא סיבי קינטוכור. סיבים אלה מקיימים אינטראקציה עם סיבי הקוטב הציריים המחברים את הקינטוכוריות לסיבים הקוטביים, מה שמעודד את הכרומוזומים לנדוד לכיוון מרכז התא. חלק זה של התהליך נקרא לעיתים פרמטאפזה, מכיוון שהוא מתרחש מיד לפני המטאפזה.

מטאפזה

ממש בתחילת שלב המטאפזות, זוג הכרומוזומים המרוכזים בשורה לאורך קו המשווה של התא המאורך. מכיוון שהם מעובה, הם יכולים לנוע ביתר קלות מבלי להסתבך.

חלק מהביולוגים מפרידים למעשה מטאפזה לשני שלבים: פרמטאפזה ומטאפזה אמיתית.

במהלך פרמטאפזה, הממברנה הגרעינית נעלמת לחלוטין. ואז מתחילה מטאפזה אמיתית. בתאים מן החי שני זוגות הצנטריולים מתיישרים בקטבים הפוכים של התא, וסיבים קוטביים ממשיכים להתרחב מהקטבים למרכז התא. הכרומוזומים נעים באופן אקראי עד שהם מתחברים, משני צידי המרכזיות שלהם לסיבים קוטביים.

הכרומוזומים מתיישרים בצלחת המטאפזה בזוויות ישרות אל מוטות הציר, והם מוחזקים שם על ידי הכוחות השווים של הסיבים הקוטביים המפעילים לחץ על מרכזי הכרומוזומים. (לוח המטאפזה אינו מבנה פיזי - זהו פשוט מונח למישור בו הכרומוזומים מתיישרים.

לפני שהוא עובר לשלב האנאפיזה, התא בודק שכל הכרומוזומים נמצאים בצלחת המטאפזית כאשר הקינטוכוריות שלהם מחוברות נכון למיקרו-צינורות. זה מכונה מחסום הציר. מחסום זה מבטיח שזוגות הכרומוזומים, הנקראים גם כרומטידים אחים, מתפצלים באופן שווה בין שני תאי הבת בשלב האנאפיזה. אם כרומוזום אינו מיושר או מחובר נכון, התא יפסיק את החלוקה עד לתיקון הבעיה.

במקרים נדירים, התא אינו מפסיק את החלוקה, ונעשות טעויות במהלך המיטוזה. זה יכול לגרום לשינויים ב- DNA שעלולים להוביל להפרעות גנטיות.

אנפאסה

במהלך אנאפאזה, כרומטידי האחות נמשכים לקטבים הפוכים (קצוות) של התא המוארך. "הדבק" החלבוני שמחזיק אותם יחד מתפרק בכדי לאפשר להם להתפרק. המשמעות היא שהעתקים כפולים של התאים ה- DNA מגיעים משני צדי התא ומוכנים להתחלק לחלוטין. כל כרומיד אחות הוא כיום כרומוזום "מלא" משלו. הם נקראים כיום כרומוזומי בת. בשלב זה המיקרו-צינורות מתקצרים, המאפשרים את תהליך ההפרדה של התא.

כרומוזומי הבת עוברים דרך מנגנון הציר על מנת להגיע לתאים הקטנים הנגדיים. ככל שהכרומוזומים מתקרבים לקוטב, הם נודדים ראשית צנטרומרים וסיבי קינוטוכור מתקצרים.

כדי להתכונן לטלופאז, שני מוטות התא מתרחקים זה מזה. עם השלמת האנאפיזה, כל עמוד מכיל אוסף שלם של כרומוזומים.

בשלב זה מתחיל ציטוקינזיס. זוהי חלוקת הציטופלזמה של התאים המקוריים והיא ממשיכה דרך שלב הטלופאז.

טלופאז

בשלב הטלופאז, חלוקת התאים כמעט מלאה. המעטפה הגרעינית, שהתקלקלה בעבר כדי לאפשר למיקרו-צינורות לגשת ולגייס את הכרומוזומים לקו המשווה של התא המפריד, מתייחסת כשתי מעטפות גרעיניות חדשות סביב כרומטידיות האחות המופרדות.

הסיבים הקוטביים ממשיכים להתארך והגרעינים מתחילים להיווצר בקטבים מנוגדים ויוצרים מעטפות גרעיניות מחלקים שנשארו של תאי האב מעטפת גרעין, בתוספת חלקים ממערכת האנדוממברנה. הציר המיטוטי מתפרק לאבני הבניין שלו, ונוצרים שני גרעינים חדשים - אחד לכל סט כרומוזומים. במהלך תהליך זה מופיעים שוב ממברנות גרעיניים ונוקליאולים וסיבי הכרומוזין של הכרומוזומים נפתחים החוזרים לצורתם הקודמת הדומה למיתר.

לאחר הטלופאז, המיטוזה כמעט מלאה - התוכן הגנטי של תא אחד חולק באופן שווה לשני תאים. עם זאת, חלוקת התאים אינה מושלמת עד שמתרחשת ציטוקינזיס.

ציטוקינזיס

ציטוקינזיס הוא חלוקת הציטופלזמה של התאים, החל לפני סיום האנאפזה והסתיים זמן קצר לאחר שלב הטלופאז של המיטוזה.

במהלך ציטוקינזיס בתאים מהחי, טבעת חלבונים הנקראת אקטין ומיוזין (אותם חלבונים שנמצאים בשריר) צובטים את התא המוארך לשני תאים חדשים לגמרי. רצועת חוטים העשויה מחלבון הנקרא אקטין אחראית לצביטה ויוצרת קמט הנקרא תלם המחשוף.

התהליך שונה בתאי צמחים מכיוון שיש להם דופן תא והם נוקשים מכדי להיות מחולקים בצורה זו. בתאי צמחים נוצר מבנה הנקרא לוחית התא באמצע התא, ומחלק אותו לשני תאי בת המופרדים על ידי קיר חדש.

בנקודה זו, הציטופלזמה, הנוזל בו כוללים את כל רכיבי התא, מחולקת באותה מידה בין שני תאי הבת החדשים. כל תא בת זהה גנטית, מכיל גרעין משלו ועותק שלם של ה- DNA של האורגניזמים. תאי הבת מתחילים כעת בתהליך הסלולרי שלהם ועשויים לחזור על תהליך המיטוזה בעצמם בהתאם למה שהם הופכים.

ממשק

כמעט 80 אחוז מתוחלת החיים של התאים מבוזבזת בממשק, שהוא השלב בין מחזורים מיטוטיים.

במהלך המפגש לא מתרחשת חלוקה, אולם התא עובר תקופת צמיחה ומכין את עצמו לחלוקה. תאים מכילים חלבונים ומבנים רבים המכונים אברונים אשר חייבים לשכפל כהכנה להכפלה. ה- DNA של התא משוכפל בשלב זה, ויוצר שני עותקים של כל גדיל של DNA המכונה כרומוזום. כרומוזום הוא מולקולת DNA הנושאת את המידע התורשתי של האורגניזם כולו או חלקו.

הממשק עצמו מחולק לשלבים שונים: שלב G1, שלב S ושלב G2. שלב ה- G1 הוא התקופה שקדמה לסינתזה של ה- DNA, שבמהלכה התא גדל בגודלו. במהלך שלבי ה- G1, התאים צומחים ועוקבים אחר סביבתם כדי לקבוע האם עליהם להתחיל סיבוב נוסף של חלוקת תאים.

בשלב ה- S הצר, DNA מסונתז. אחריו מופיע שלב ה- G2, כאשר התא מסנתז חלבונים וממשיך לגדול. בשלב ה- G2, התאים בודקים אם שכפול ה- DNA הושלם בהצלחה, וביצעו את כל התיקונים הדרושים.

לא כל המדענים מתייחסים לאינטראזמה כשלב של מיטוזה מכיוון שזה לא שלב פעיל. עם זאת, שלב הכנה זה חיוני לפני שמתרחשת חלוקת תאים בפועל.

סוגי תאים

תאים פרוקריוטים, כמו חיידקים, עוברים סוג של חלוקת תאים המכונה ביקוע בינארי. זה כרוך בשכפול של הכרומוזומים של התאים, הפרדה של ה- DNA שהועתק ופיצול ציטופלסמה של תאי האב. ביקוע בינארי יוצר שני תאים חדשים זהים לתא המקורי.

מצד שני, תאים אוקריוטיים עשויים להתחלק באמצעות מיטוזה או מיוזה. מיטוזיס הוא תהליך שכיח יותר, מכיוון שרק תאים אורגניים המתרבים מינית יכולים לעבור מיוזה. כל התאים האוקריוטים, לא משנה מה גודלם או מספר התאים שלהם, יכולים לעבור מיטוזה. תאים של אורגניזם חי שאינם תאי רבייה נקראים תאים סומטיים, והם חשובים להישרדותם של אורגניזמים אוקריוטים. חיוני שתאי הורה וצאצאים (בת) סומטיים אינם נבדלים זה מזה.

מיטוזה לעומת מיוזה

התאים מתחלקים בזמן המיטוזה, ומייצרים תאים דיפלואידים (תאים זהים זה לזה) ותא האם. בני אדם הם דיפלואידים, כלומר יש להם שני עותקים של כל כרומוזום. הם יורשים עותק אחד של כל כרומוזום מאימם, ועותק אחד של כל אחד מאביהם. מיטוזיס משמש לצמיחה, תיקון ורבייה א-מינית.

מיוזה הוא סוג אחר של חלוקת תאים, אך תאים המיוצרים במהלך המיוזה שונים מאלה המיוצרים במהלך מיטוזה.

מיוזה משמשת לייצור גמטות זכריות ונקביות, תאים עם מחצית המספר הרגיל של הכרומוזומים, המשמשים רק להתרבות מינית. תא גוף אנושי מכיל 46 כרומוזומים המסודרים ב 23 זוגות. הגמטים הם זרע או ביצים, והם מכילים רק 23 כרומוזומים. זו הסיבה שמיוזה נקראת לעיתים חלוקת הפחתה.

מייוזיס מייצרת ארבעה תאי בת. אלה הם תאים חצובים, כלומר הם מכילים כמחצית מספר הכרומוזומים כתא המקורי. כאשר תאי המין מתאחדים במהלך ההפריה, תאים חרודים אלה הופכים לתא דיפלואידי. גלה פרטים נוספים על הדמיון וההבדלים בין מיטוזה ומיוזה בגדילת תאים והתרבות מינית.

מדוע התאים מתחלקים

על כל האורגניזמים לייצר תאי בת זהים גנטית. אורגניזמים חד-תאיים עושים זאת כדי להתרבות. כל אחד מהתאים המיוצרים הוא אורגניזם נפרד. אורגניזמים רב-תאיים מחלקים תאים משלוש סיבות: צמיחה, תיקון והחלפה.

אורגניזמים רב-תאיים יכולים לצמוח בשתי דרכים - על ידי הגדלת גודל התאים שלהם או הגדלת מספר התאים. אפשרות אחרונה זו מושגת באמצעות מיטוזה.

מיטוזיס הוא חלק מכריע בכל מחזור התא כיוון שזו הנקודה בה תא מעביר את המידע הגנטי שלו לתאי הבת שלו. החטיבה גם מוודאת שתאים חדשים זמינים כמחליפים כאשר תאים ישנים בתוך אורגניזם מתים.

כאשר תאים נפגעים, יש צורך לתקן אותם. הם מוחלפים בתאים זהים המסוגלים לבצע את אותה העבודה בדיוק.

יש להחליף את כל התאים בשלב כלשהו בחייהם. תאי דם אדומים נמשכים כשלושה חודשים ותאי העור אפילו פחות. תאים זהים ממשיכים במשימת התאים שהם מחליפים.

שלבי מיטוזיס

מיטוזיס מייצר שני תאי בת עם חומר גנטי זהה. הם גם זהים גנטית לתא ההורי. למיטוזה חמישה שלבים שונים: אינטרפזה, פרובאז, מטאפזה, אנאפזה וטלופאז. תהליך חלוקת התאים הושלם רק לאחר ציטוקינזיס, המתרחש במהלך אנאפזה וטלופאז. כל שלב של מיטוזה נחוץ לשכפול תאים וחלוקה.