Η μίτωση είναι η διαδικασία της διαίρεσης των πυρηνικών κυττάρων. Κατά τη διαίρεση, ο πυρήνας του κυττάρου διαιρείται, με αποτέλεσμα δύο σετ πανομοιότυπων χρωμοσωμάτων ή οργανωμένων πρωτεϊνών DNA. Αυτή η διαδικασία σχεδόν πάντα συνοδεύεται από μια διαδικασία που ονομάζεται κυτταροκίνηση, κατά την οποία το υπόλοιπο κύτταρο διαιρείται, οδηγώντας σε δύο εντελώς ξεχωριστά κύτταρα, που ονομάζονται θυγατρικά κύτταρα. Υπάρχουν τέσσερις φάσεις στη διαδικασία: πρόφαση, μετάφαση, ανάφαση και τελόφαση. Υπάρχουν διάφοροι λόγοι για αυτή τη διαδικασία, συμπεριλαμβανομένης της αναπαραγωγής και της αντικατάστασης των κυττάρων, και προβλήματα με αυτήν μπορεί να βλάψουν σοβαρά ή να σκοτώσουν τα κύτταρα. Συχνά συγχέεται με τη μείωση, αλλά οι διαδικασίες διαφέρουν με διάφορους τρόπους.
Πρακτική άσκηση
Προφητεία
Το DNA στον πυρήνα έχει ήδη διπλασιαστεί στο προηγούμενο στάδιο της κυτταρικής διαίρεσης, οπότε μέχρι να ξεκινήσει η πρόφαση, ο πυρήνας περιέχει δύο πλήρη πανομοιότυπα σύνολα DNA. Καθώς ξεκινά η πρόφαση, η χρωματίνη, η οποία κανονικά απλώνεται σε όλο τον πυρήνα, αρχίζει να συμπυκνώνεται σε σχήμα Χ, που συγκρατείται στη μέση με μια συγκεκριμένη αλληλουχία DNA που ονομάζεται κεντρομερίδιο. Κάθε μισό του Χ είναι ένα αναδιπλασιασμένο μισό του DNA. Μόλις κουλουριαστούν στο Χ, ονομάζονται μιτωτικά χρωμοσώματα. Προς το τέλος της προφάσης, το υλικό που περικλείει τον πυρήνα και τον κυτταροσκελετό εξαφανίζεται, εκτός από την περίπτωση ορισμένων μυκήτων, φυκιών και παρόμοιων οργανισμών, στους οποίους η διαδικασία συμβαίνει εξ ολοκλήρου μέσα στην πυρηνική μεμβράνη. Αυτό ονομάζεται κλειστή μίτωση.
Μόλις το υλικό που περικλείει τον πυρήνα διαλυθεί ή, στην περίπτωση της κλειστής μίτωσης, αφού το DNA σχηματιστεί σε Xs, οι δομές που ονομάζονται κεντρόλες μετακινούνται στα αντίθετα άκρα του κυττάρου και βοηθούν στη δημιουργία μιας ατράκτου συσκευής μικροσωληνίσκων, η οποία είναι ουσιαστικά σαν σχοινιά που διατρέχουν το κύτταρο. Τα χρωμοσώματα αναπτύσσουν επίσης δομές στη μέση που ονομάζονται kinectochores, οι οποίες αργότερα χρησιμοποιούνται για να αγκιστρωθούν στους μικροσωληνίσκους.
Μεταφάση
Καθώς τελειώνει η πρόφαση και αρχίζει η μετάφαση, οι μικροσωληνίσκοι που μοιάζουν με σχοινί συνδέονται με τις κινεκτοχώρες σε κάθε πλευρά του χρωμοσώματος, έτσι ώστε αργότερα να μπορούν να τις αποχωριστούν. Τα χρωμοσώματα ευθυγραμμίζονται με τη συσκευή της ατράκτου, η οποία απλώνεται γύρω από το κύτταρο όπως οι κάθετες γραμμές σε μια σφαίρα. Τα χρωμοσώματα που πρόκειται να διαιρεθούν σύντομα τοποθετούνται συμμετρικά στην πλάκα μετάφασης, η οποία είναι ουσιαστικά ο ισημερινός του γονικού κυττάρου. Στο τέλος της μεταφάσης, κάθε χρωμόσωμα έχει μικροσωληνίσκους συνδεδεμένους και στα δύο μισά του και είναι ευθυγραμμισμένοι σε ευθεία γραμμή κατά μήκος του ισημερινού του κυττάρου.
Ανάφαση
Μόλις τα χρωμοσώματα ευθυγραμμιστούν σωστά, η συσκευή της ατράκτου απομακρύνει αμέσως τα δύο πανομοιότυπα μισά DNA το ένα από το άλλο και τα μετακινεί σε αντίθετες πλευρές του κυττάρου. Αυτά τα δύο σύνολα χρωμοσωμάτων θα εξελιχθούν σε πυρήνες δύο θυγατρικών κυττάρων που είναι απολύτως πανομοιότυπα μεταξύ τους και με το γονικό κύτταρο.
Τηλοφάση
Αφού τα χρωμοσώματα φτάσουν στα άκρα του κυττάρου, αρχίζουν να ξετυλίγονται και να εξαπλώνονται ξανά, όπως ήταν πριν σχηματιστούν Xs. Αυτό είναι βασικά το αντίθετο από την αρχή της προφάσης. Ενώ συμβαίνει αυτό, η συσκευή της ατράκτου διασπάται. Μετά από αυτό, η πυρηνική μεμβράνη, η οποία περιβάλλει τον πυρήνα, σχηματίζεται ξανά γύρω από τα χρωμοσώματα, εκτός εάν δεν διαλύθηκε ποτέ από την αρχή, όπως στην κλειστή μίτωση. Αν και αυτή είναι η τελευταία φάση, η κυτταρική διαίρεση δεν έχει ολοκληρωθεί μέχρι να συμβεί κυτταροκίνηση.
Κυτοκίνηση
Η κυτταροκίνηση είναι το επόμενο στάδιο της κυτταρικής ανάπτυξης και είναι παρόμοια με τη μίτωση, εκτός από το ότι περιλαμβάνει τα άλλα μέρη του κυττάρου αντί για τον πυρήνα. Κατά τη διάρκεια αυτής της φάσης, η μεταφασική πλάκα του κυττάρου που μοιάζει με ισημερινό σφίγγεται μεταξύ τους, χωρίζοντας το κύτταρο σε δύο νέα κύτταρα. Μόλις ολοκληρωθεί αυτό, υπάρχουν δύο λειτουργικά, πανομοιότυπα κύτταρα.
Σκοπός
Ένας από τους κύριους σκοπούς αυτής της διαδικασίας είναι η φυσική ανάπτυξη του γονικού οργανισμού. Γίνεται επίσης για την αντικατάσταση κυττάρων που είναι φθαρμένα, κατεστραμμένα ή μόλις στο τέλος της φυσικής τους διάρκειας ζωής. Για παράδειγμα, ένα άτομο αφαιρεί συνεχώς τα νεκρά κύτταρα του δέρματος, οπότε το σώμα πρέπει να διαιρέσει τα κύτταρα για να δημιουργήσει νέα. Μερικά ζώα χρησιμοποιούν επίσης αυτή τη διαδικασία για να αναγεννήσουν μέρη του εαυτού τους, όπως οι σαύρες που μπορούν να ξαναφυτρώσουν την ουρά τους αφού τις χάσουν. Επιπλέον, ορισμένα ζώα υποβάλλονται σε αυτή τη διαδικασία ως μέρος της ασεξουαλικής αναπαραγωγής.
Προβλήματα
Τα προβλήματα με τη μίτωση είναι καταστροφικά για τα κύτταρα και μπορεί να οδηγήσουν στο θάνατό τους. Ακόμα κι αν το κύτταρο δεν πεθάνει, τα χρωμοσώματα μπορεί να καταστραφούν ή να αλλοιωθούν, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε γενετικές διαταραχές. Το σύνδρομο Down, για παράδειγμα, προκαλείται από ένα χρωμοσωμικό πρόβλημα που συνδέεται με τη μίτωση. Επιπλέον, η βλάβη στα χρωμοσώματα ή τα προβλήματα με το χρονοδιάγραμμα του τρόπου διαίρεσης των κυττάρων μπορεί να οδηγήσουν σε αυξήσεις και μερικές φορές σε καρκίνο. Αυτό μπορεί επίσης να συμβεί εάν το χρωμόσωμα δεν αποσυναρμολογηθεί σωστά.
Μεΐωση
Η μίτωση και η μείωση είναι και τα δύο μέσα κυτταρικής διαίρεσης, αλλά διαφέρουν με μερικούς βασικούς τρόπους. Πρώτον, η μείωση συμβαίνει μόνο σε συγκεκριμένους τύπους αναπαραγωγικών κυττάρων που ονομάζονται γαμέτες – σε ανθρώπους, αυγά και σπέρμα – και σε σπόρια. Επίσης, στη μείωση, το DNA από κάθε συνεισφέρον κύτταρο αναμειγνύεται, με μικρά κομμάτια DNA από διαφορετικά κύτταρα να αποτελούν μέρη του Χ. Αυτό είναι διαφορετικό από τη μίτωση όπου τα δύο μισά των Xs είναι πανομοιότυπα. Επίσης, η μείωση καταλήγει σε τέσσερα κύτταρα που είναι εντελώς γενετικά μοναδικά, ενώ στη μίτωση, το τελικό αποτέλεσμα είναι δύο εντελώς πανομοιότυπα κύτταρα.