تا کنون به تبدیل کرم به پروانه توجه کردید؟ بنابراین با چرخه‌ی زندگی آشنا هستید. پروانه‌ها چرخه‌ی زندگی خاصی دارند- از چیزی مانند یک کرم تبدیل به موجودی زیبا می‌شوند. دیگر ارگانیسم‌ها از انسان و گیاهان گرفته تا باکتری خود چرخه‌ی زندگی دارند. چرخه‌ی زندگی: مجموعه‌ای از مراحل تکامل که هر موجودی از زمان تولد به آن وارد شده و تا زمان تولید مثل باقی خواهد ماند. چرخه سلولی در واقع چرخه‌ی زندگی یک سلول است. به بیانی دیگر، چرخه سلولی مجموعه‌ای از مراحل رشد و تکامل است که سلول از زمان “تولد”-تقسیم سلول مادر- تا تکثیر -تقسیم شدن برای ایجاد دو سلول دختر- در آن باقی خواهد ماند.
مراحل چرخه سلولی
برای تقسیم، سلول باید آمادگی لازم را پیدا کند: باید رشد کند، ماده‌ی وراثتی (DNA) آن رونویسی شود و به دو سلول دختر تقسم شود. سلول‌ها این تغییرات را در مجموعه‌ی منظم و قابل پیش‌بینی از مراحل متعدد انجام می‌دهند که به کل فرایند چرخه سلولی گفته می‌شود. این چرخه همان‌طور که از نامش پیداست تکرارشونده است زیرا پایان هر چرخه آغاز چرخه‌ی بعد خواهد بود. (هر دو سلول دختری می‌توانند همان فرایند را دوباره آغاز کنند.)
در سلول‌های یوکاریوتی، یا سلول‌های هسته‌دار، مراحل چرخه‌ی سلولی به دو فاز اصلی تقسیم شده‌اند: اینترفاز و فاز میتوزی (M)
- در طول اینترفاز، سلول رشد کرده و رونوشتی از DNA را تهیه می‌کند.
- در طول فاز میتوزی (M)، سلول DNA خود را به دو بخش جدا کرده و با تقسیم سیتوپلاسم، سلول‌های جدید شکل می‌گیرند.
مقاله مرتبط: کروموزوم‌های جنسی و تعیین جنسیت
اینترفاز
بیایید قدم به قدم با تقسیم سلول مادر جلو برویم. حال سلول‌های جدید برای تقسیم باید چه تغییری بکنند؟ آمادگی برای تقسیم در ۳ مرحله اتفاق می‌افتد:
- G۱: در طول فاز G۱ یا وقفه‌ی اول اندازه‌ی سلول رشد می‌کند، اندامک‌های داخل سلولی تقسیم می‌شوند و سلول ساختارهای مولکولی لازم برای ادامه‌ی چرخه را فراهم می‌آورند.
- فاز S: در فاز S، DNAی درون هسته‌ی سلول به طور کامل کپی می‌شود. ساختار میکروتوبولی به نام سانترومر نیز دوبرابر می‌شود. سانتروزوم‌ها به جداسازی DNA در طول فاز میتوز کمک می‌کنند.
- G۲: در طول فاز G۲ یا وقفه‌ی دوم اندازه‌ی سلول بزرگتر شده و برای شروع میتوز مواد درون آن بازارایی می‌شوند. با شروع میتوز این فاز پایان می‌یابد.
به مجموع مراحل G۱، S، G۲ اینترفاز می‌گوییم. پیشوند اینتر (inter-) به معنی “میان” است و به فاصله میان دو میتوز اطلاق می‌شود.
فاز M
در طول فاز میتوز (M)، سلول کپی DNA و سیتوپلاسم خود را برای تولید دو سلول دختر تقسیم می‌شود. فاز M شامل دو فرایند تقسیمی مجزا است: میتوز و سیتوکینز
در میتوز، DNA هسته به اجسام متراکم و واضحی به نام کروموزوم تبدیل شده و به وسیله‌ی دوک تقسیم، ساختار به خصوص ساخته شده از میکروتوبول، دو سری کروموزومی از یکدیگر جدا می‌شوند. میتوز در ۴ مرحله صورت می‌گیرد: پروفاز (گاهی پروفاز به دو مرحله‌ی ثانویه به نام پروفاز و پرومتافاز تقسیم می‌شود.)، متافاز، آنافاز و تلوفاز.
در سیتوکینز، سیتوپلاسم سلول تقسیم می‌شود و دو سلول جدید به وجود می‌آید. با کمی هم‌پوشانی، سیتوکینز با اتمام میتوز آغاز می‌شود. مهم است بدانید، زمان شروع سیتوکینز در سلول‌های گیاهی و جانواری متفاوت است.
- در سلول‌های جانوری، سیتوکینز با انقباض حلقه‌ی انقباضی به داخل یک سلول را به دو سلول تبدیل می‌شود. لبه‌ی دندانه‌داری که با انقباض حلقه ایجاد می‌شود Cleavage Furrow نامیده می‌شود. سلول‌های جانوری نرم و انعطاف‌پذیر هستند و به راحتی به دو سلول تبدیل می‌شوند.
- سلول‌های گیاهی سخت‌تر از سلول‌های جانوری هستند؛ سلول‌های گیاهی به وسیله‌ی دیواره احاطه شده و فشار درون سلولی بالایی دارند. به همین دلیل، سلول‌های گیاهی به وسیله‌ی ساختاری جدید در میانه‌ی سلول تقسیم می‌شوند. ساختار صفحه سلولی از غشای سلولی و اجزای دیواره که به وسیله‌ی وزیکول‌ها به میانه‌ی سلول منتقل شده است، ساخته شده و یک سلول را به دو سلول تبدیل می‌کند.
مقاله مرتبط: راهکاری جدید در جهت کاهش سرعت رشد سلول سرطانی
خروج از چرخه سلولی و G۰
برای دو سلول دختری تولید شده در یک چرخه سلولی چه اتفاقی می‌افتد؟ بستگی به نوع سلول دارد. برخی از انواع سلولی سریع تقسیم می‌شوند که بنابراین در این حالت سلول دختری به زودی وارد چرخه سلولی بعدی می‌شوند، به عنوان مثال؛ سلول‌های جنینی و سلول‌های توموری.
دیگر انواع سلولی یا به آرامی تقسیم می‌شوند یا اصلا تقسیم نمی‌شوند، این سلول‌ها از فاز G۱ خارج شده و وارد حالت استراحت یا فاز G۰ می‌شوند. در G۰ سلول برای تقسیم آماده نمی‌شود و فقط وظیفه عملکردی خود را انجام می‌دهد. به عنوان مثال نورون پیام‌های عصبی را تولید می‌کند و سلول کبدی کربوهیدرات ذخیره می‌کند. این فاز برای برخی دائمی بوده و برخی دیگر از سلول‌ها در صورت دریافت سیگنال تحریکی تقسیم می‌شود.
چرخه سلولی چه مدت طول می‌کشد؟
مدت زمان چرخه سلولی در سلول‌های مختلف، متفاوت است. یک سلول انسانی معمول ۲۴ ساعت زمان می‌برد تا تقسیم شود اما سلول‌های سریع تقسیم شونده‌ی پستانداران، ۹ تا ۱۰ ساعت زمان می‌برد تا تقسیم شوند.
تقسیم‌بندی زمان در میان فازهای مختلف چرخه سلولی، در سلول‌های مختلف با هم متفاوت است.
مقاله مرتبط: ساختار و عملکرد کیاسمای بینایی ؛ توضیح با شکل
