უჯრედული ციკლი შედგება ინტერფაზისგან (G₁, S და G₂ ფაზები), რომელსაც მოჰყვება მიტოზური ფაზა (მიტოზი და ციტოკინეზი) და G₀ ფაზა.

შესავალი

ოდესმე გინახავთ, როგორ იქცევა მუხლუხო პეპელად? თუ კი, ალბათ სიცოცხლის ციკლის ფენომენიც ნაცნობია თქვენთვის. პეპლების სიცოცხლის ციკლი საკმაოდ შთამბეჭდავ გარდაქმნას მოიცავს - ჩვეულებრივი ჭიის მსგავსი არსებიდან ნიავში მოფარფატე მშვენიერ ქმნილებად. სხვა ორგანიზმებსაც, ადამიანებიდან ბაქტერიებამდე, აქვთ სიცოცხლის ციკლი: განვითარების საფეხურთა წყება, რომელსაც ინდივიდი დაბადებიდან გამრავლებამდე გაივლის.
უჯრედული ციკლი, შეიძლება ითქვას, უჯრედის სიცოცხლის ციკლია. ეს არის ზრდისა და განვითარების საფეხურთა წყება, რომელსაც უჯრედი გაივლის "დაბადებიდან" - დედა უჯრედის გაყოფის შედეგად წარმოქმნიდან - გამრავლებამდე - ორი შვილეული უჯრედის წარმოსაქმნელად გაყოფამდე.

უჯრედული ციკლის ფაზები

გაყოფამდე უჯრედმა რამდენიმე მნიშვნელოვანი საქმე უნდა შეასრულოს: უნდა გაიზარდოს, დაამზადოს გენეტიკური მასალის (დნმ-ის) ასლი და ფიზიკურად გაიყოს ორ შვილეულ უჯრედად. ეს ყველაფერი საფეხურებადაა დალაგებული, რაც უჯრედის ციკლს ქმნის. უჯრედის ციკლი მართლაც ციკლია და არა სწორხაზოვანი გზა, რადგან თითოეული ციკლის დასრულებისას წარმოქმნილი ორი შვილეული უჯრედი ზუსტად იმავე პროცესს თავიდან იწყებს.
ეუკარიოტულ, ანუ ბირთვიან, უჯრედებში უჯრედის ციკლი ორ მთავარ ფაზად იყოფა: ინტერფაზა და მიტოზური (M) ფაზა.
  • ინტერფაზაში უჯრედი იზრდება და დნმ-ის ასლს ამზადებს.
  • მიტოზურ (M) ფაზაში უჯრედი თავის დნმ-ს ორ ნაწილად ყოფს, ციტოპლაზმასთან ერთად და ორ ახალ უჯრედს წარმოქმნის.

ინტერფაზა

მოდით, უჯრედის ციკლის განხილვა იმ მომენტიდან დავიწყოთ, დედა უჯრედის გაყოფისას ახალი უჯრედი რომ წარმოიშვა. რა უნდა ქნას ამ უჯრედმა შემდეგ, თუ თავადაც აპირებს გაყოფას? გაყოფისთვის მომზადება სამ ეტაპად მიმდინარეობს:
  • G1_1ფაზა. G1_1 (Gap Phase - შუალედური ფაზა) უჯრედი იზრდება ზომაში, ამზადებს ორგანელების ასლებს და იმარაგებს იმ მოლეკულურ საშენ აგურებს, რაც შემდეგ საფეხურებზე დასჭირდება.
  • S ფაზა. (Synthesis Phase - სინთეზის ფაზა). ამ ფაზაში უჯრედის ბირთვში დნმ-ის სრული ასლის სინთეზი მიმდინარეობს. ამავდროულად ორმაგდება მიკროტუბულების საორგანიზაციო სტრუქტურა, ცენტროსომა. ცენტროსომის მეშვეობით დნმ-ის მოლეკულები ერთმანეთს შორდება M ფაზაში.
  • G2_2 ფაზა. G მეორე, ანუ G2_2, ფაზაში უჯრედი კიდევ უფრო იზრდება, წარმოქმნის ცილებსა და ორგანელებს და იწყებს შიგთავსის დალაგებას მიტოზისთვის მოსამზადებლად. G2_2 მიტოზის დაწყებისას სრულდება.
G1_1, S და G2_2 ფაზებს ერთად ინტერფაზა ეწოდება. პრეფიქსი ინტერ- შუალედურს ნიშნავს, ანუ ორ მომდევნო მიტოზურ ფაზას შორის, შუალედში არსებულს.

M ფაზა

მიტოზურ (M) ფაზაში უჯრედი გაორმაგებულ დნმ-სა და ციტოპლაზმას ორად ყოფს და ორ შვილეულ უჯრედს წარმოქმნის. M ფაზა გაყოფის ორ სხვადასხვა პროცესს მოიცავს: მიტოზსა და ციტოკინეზს.
მიტოზში უჯრედის ბირთვის დნმ კონდენსირდება (იკეცება) თვალით ხილვად ქრომოსომებად, რომელთაც მიტოზური თითისტარა, მიკროტუბულებისგან აწყობილი სპეციალური სტრუქტურა აშორებს ერთმანეთს. მიტოზი ოთხი ფაზისგან შედგება: პროფაზა (ხანდახან ადრეულ პროფაზად და პრომეტაფაზად ყოფენ), მეტაფაზა, ანაფაზა და ტელოფაზა. მათ შესახებ მეტი შეგიძლიათ, გაიგოთ ვიდეოდან მიტოზზე.
ციტოკინეზში უჯრედის ციტოპლაზმა ორად იყოფა და ორი ახალი უჯრედი წარმოიქმნება. ციტოკინეზი, როგორც წესი, მიტოზის დასასრულს იწყება, მცირე ურთიერთგადაფარვით დროში. მნიშვნელოვანია, ვიცოდეთ, რომ ციტოკინეზი ცხოველურ და მცენარეულ უჯრედებში სხვადასხვანაირად მიმდინარეობს.
  • ცხოველებში უჯრედის შუა ნაწილში ციტოჩონჩხის ბოჭკოებისგან კუმშვადი რგოლი წარმოიქმნება, რომელიც ვიწროვდება და უჯრედს შუაზე ყოფს. ამას კუმშვადი ციტოკინეზი ეწოდება. ჩაღრმავებას, რომელიც რგოლის შეკუმშვისას ჩნდება, გაყოფის ღარი ჰქვია. ცხოველური უჯრედების შუაში მოჭყლეტა და გაყოფა იმიტომაა შესაძლებელი, რომ ისინი რბილი და ჟელესებური კონსისტენციისაა.
  • მცენარეული უჯრედები ცხოველურზე ბევრად უფრო მყარია: მათ გარშემო მაგარი უჯრედის კედელი აკრავთ და უჯრედშიდა წნევაც მაღალია. ამის გამო გაყოფისას მცენარეული უჯრედის შუა ხაზზე ახალი სტრუქტურა წარმოიქმნება. მას უჯრედული ფირფიტა, ანუ ტიხარი, ეწოდება და შედგება ადგილზე ბუშტუკებით მიტანილი პლაზმური მემბრენისა და უჯრედის კედლის კომპონენტებისგან. ფირფიტა უჯრედს შიგნიდან ყოფს ორად.

უჯრედის ციკლიდან გამოსვლა და G0_0

და რა მოსდის ორ შვილეულ უჯრედს? გააჩნია, რა ტიპის უჯრედზე ვსაუბრობთ. ზოგი სახის უჯრედი სწრაფ-სწრაფად იყოფა და შვილეული უჯრედებიც მალე თავადვე იწყებენ გაყოფას. ეს ხდება, მაგალითად, ემბრიონის განვითარების ადრეულ ეტაპზე და სიმსივნეში.
ზოგი სახის უჯრედი ნელა იყოფა ან საერთოდ არა. მათ შეუძლიათ, გამოვიდნენ G1_1 ფაზიდან და მოსვენების, ანუ G0_0, ფაზა დაიწყონ. G0_0 ფაზაში უჯრედი გაყოფისთვის კი არ ემზადება აქტიურად, უბრალოდ თავის საქმეს აკეთებს. იგი შეიძლება, იყოს ნეირონი (ქვედა სურათზე) და ატარებდეს სიგნალებს ან ღვიძლის უჯრედი იყოს და ნახშირწყლებს ინახავდეს. G0_0 ფაზა სამუდამო მდგომარეობაა ზოგი უჯრედისთვის, ზოგს კი შეუძლია, შესაბამისი სიგნალების მიღების შემთხვევაში ისევ დაიწყოს გაყოფა.

რამდენ ხანს გრძელდება უჯრედის ციკლი?

სხვადასხვა უჯრედს სხვადასხვა ხანგრძლივობის უჯრედის ციკლი აქვს. ადამიანის ტიპურ უჯრედს შესაძლოა, 24 საათი დასჭირდეს გასაყოფად. მაგრამ ძუძუმწოვრების სწრაფი ციკლის მქონე უჯრედები, მაგალითად ნაწლავის ამომფენები, კულტურაში ზრდისას 9-10 საათში ერთხელ შეიძლება გაიყოს.
სხვადასხვა სახის უჯრედები ციკლის ფაზების ხანგრძლივობასაც განსხვავებულად ანაწილებენ. ბაყაყის ემბრიონის ადრეული განვითარებისას უჯრედები თითქმის არ ჩერდებიან G1_1 და G2_2 ფაზებში, ისინი სწრაფ-სწრაფად ტრიალებენ S და M ფაზებს შორის - რის გამოც ერთი დიდი უჯრედი, ზიგოტა, მრავალ პატარა უჯრედად იყოფა2,3^{2,3}. ბაყაყის ემბრიონის უჯრედების გაყოფის აჩქარებული ვიდეო იხილეთ ქვემოთ.
ვიდეოს წყარო: "BSA-injected Xenopus embryos cell division time-lapse movie" ავტორი ჟანგი და კოლეგები.4^4 (CC BY 2.5).
იტვირთება