क्या आप जानते हैं कि सभी जीव, यहां तक कि सबसे बड़े भी, एक अल्पकोशिका से अपना जीवन शुरू करते हैं? आप शायद सोचेंगे कि एक अल्पकोशिका कैसे ऐसे बड़े जीवों का निर्माण करती है। वृद्धि और प्रजनन कोशिकाओं, अर्थात् सभी जीवित जीवों के लिए विशेषताएं हैं। सभी कोशिकाएं अपने आप को दो भागों में विभाजित करके प्रजनन करती हैं, जिसमें प्रत्येक मातृक कोशिका अपने विभाजन के दौरान दो गर्भाधानी कोशिकाएं उत्पन्न करती हैं। इन नए रूप से बनी गर्भाधानी कोशिकाएं खुद भी वृद्धि कर सकती हैं और विभाजित कर सकती हैं, जिससे एक नई कोशिका आबादी उत्पन्न होती है जो एक मातृक कोशिका और उसके वंशजों की वृद्धि और विभाजन के द्वारा बनी होती है। अन्यथा कहा जाना चाहिए, ऐसे वृद्धि और विभाजन के चक्र एक अल्पकोशिका को दसियों लोगों के बराबर की कोशिकाओं का निर्माण करने में सक्षम बनाते हैं।

10.1 कोशिका चक्र

कोशिका विभाजन सभी जीवित जीवों में एक बहुत ही महत्वपूर्ण प्रक्रिया है। कोशिका के विभाजन के दौरान, DNA पुनरुत्पादन और कोशिका वृद्धि भी होती हैं। इन सभी प्रक्रियाओं, अर्थात् कोशिका विभाजन, DNA पुनरुत्पादन और कोशिका वृद्धि, इसलिए, सही विभाजन और संपूर्ण जीनोम वाली वंशज कोशिकाओं के निर्माण की गारंटी देने के लिए समन्वित ढंग से होनी चाहिए। एक कोशिका अपना जीनोम पुनरुत्पादित करने, कोशिका के अन्य घटकों का संश्लेषण करने और अंततः दो गर्भाधानी कोशिकाओं में विभाजित होने के इस अनुक्रम को कोशिका चक्र कहा जाता है। हालांकि कोशिका वृद्धि (सायथोलिक वृद्धि के अंतर्गत) एक निरंतर प्रक्रिया है, DNA संश्लेषण कोशिका चक्र की एक विशेष अवधि के दौरान ही होता है। पुनरुत्पादित अंशों (DNA) तब कोशिका विभाजन के दौरान एक जटिल घटना श्रृंखला के द्वारा गर्भाधानी न्यूक्लियोस में वितरित होते हैं। इन घटनाओं को खुद आनुवंशिक नियंत्रण में है।

10.1.1 कोशिका चक्र के अवधि

एक आम यूकेरियोटिक कोशिका चक्र को सांस में अमरीकी कोशिकाओं द्वारा आलेखित किया गया है। ये कोशिकाएं लगभग हर 24 घंटे में एक बार विभाजित होती हैं (आरेख 10.1)। हालांकि, कोशिका चक्र की अवधि जीवों से जीवों में और भी कोशिका प्रकारों से कोशिका प्रकारों में भिन्न हो सकती है। उदाहरण के लिए, यीस्ट को कोशिका चक्र को लगभग 90 मिनट में चलाना हो सकता है।

कोशिका चक्र को दो मूल अवधिों में विभाजित किया जाता है:

1. अवधि: अंतरचरण (Interphase)

2. M अवधि (माइटोसिस अवधि)

आरेख 10.1 कोशिका चक्र का एक आलेखीय दृश्य जो एक कोशिका से दो कोशिकाओं के निर्माण को दर्शाता है

M अवधि कोशिका विभाजन या माइटोसिस होने वाली अवधि को दर्शाती है और अंतरचरण दो लगातार M अवधियों के बीच की अवधि को दर्शाता है। यह एक महत्वपूर्ण बात याद रखना चाहिए कि एक मानव कोशिका के कोशिका चक्र की 24 घंटे की औसत अवधि में, कोशिका विभाजन की वास्तविक अवधि लगभग एक घंटे तक ही होती है। अंतरचरण कोशिका चक्र की अवधि के 95% से अधिक का हिस्सा बिताता है।

M अवधि न्यूक्लियस विभाजन के साथ शुरू होती है, जो गर्भाधानी अंशों (कार्योकेनेसिस) के पृथक होने के अनुरूप है और आमतौर पर सायथोप्लाज्म के विभाजन (सायथोकाइनेजिस) के साथ समाप्त होती है। अंतरचरण, जिसे निष्क्रिय अवधि कहा जाता है, वह अवधि है जिसके दौरान कोशिका विभाजन के लिए तैयार होने के लिए दोनों कोशिका वृद्धि और DNA पुनरुत्पादन को व्यवस्थित ढंग से करती है। अंतरचरण को तीन अतिरिक्त अवधिों में विभाजित किया जाता है:

• G₁ अवधि (गैप 1)
• S अवधि (संश्लेषण)
• G₂ अवधि (गैप 2)

G₁ अवधि माइटोसिस और DNA पुनरुत्पादन की शुरुआत के बीच के अंतराल को दर्शाती है। G₁ अवधि के दौरान कोशिका चरणजीवी रूप से सक्रिय होती है और लगातार वृद्धि करती है लेकिन DNA को पुनरुत्पादित नहीं करती। S या संश्लेषण अवधि कोशिका चक्र की एक अवधि को दर्शाती है जिसके दौरान DNA संश्लेषण या पुनरुत्पादन होता है। इस दौरान प्रत्येक कोशिका में DNA की मात्रा दुगनी हो जाती है। यदि प्रारंभिक DNA की मात्रा 2C के रूप में निर्दिष्ट की जाए तो वह 4C तक बढ़ जाती है। हालांकि, अंशों की संख्या में कोई वृद्धि नहीं होती; यदि कोशिका G₁ अवधि में द्विपिण्ड या 2n संख्या के अंशों वाली थी, तो S अवधि के बाद भी अंशों की संख्या वही रहती है, अर्थात् 2n।

आपने आलिंगन जड़ शीर्ष कोशिकाओं में माइटोसिस का अध्ययन किया है। इसमें प्रत्येक कोशिका में 16 अंश होते हैं। क्या आप बता सकते हैं कि कोशिका G1 अवधि में, S अवधि के बाद और M अवधि के बाद कितने अंशों वाली होगी? यहां तक कि, यदि M अवधि के बाद कोशिका की DNA सामग्री 2C है, तो G1 अवधि में, S अवधि के बाद और G2 अवधि में कोशिका की DNA सामग्री क्या होगी?

प्राणियों की कोशिकाओं में, S अवधि के दौरान, DNA पुनरुत्पादन न्यूक्लियस में शुरू होता है, और सेंट्रियोल सायथोप्लाज्म में पुनरुत्पादित होता है। G2 अवधि के दौरान, माइटोसिस के लिए तैयारी के लिए प्रोटीन्स का संश्लेषण होता है जबकि कोशिका वृद्धि जारी रहती है।

प्राणियों के वयस्क में कुछ कोशिकाएं विभाजन दिखाती नहीं दिखती (जैसे हृदय कोशिकाएं) और कई अन्य कोशिकाएं केवल जब आवश्यकता होती है तभी ही विभाजित होती हैं, जैसे कि घाव या कोशिका मृत्यु के कारण खोई गई कोशिकाओं को बहाल करने के लिए। इन कोशिकाओं में जो आगे विभाजित नहीं होतीं, G₁ अवधि से बाहर निकलकर कोशिका चक्र की एक निष्क्रिय अवधि में प्रवेश करती हैं जिसे निष्क्रिय अवधि (G₀) कहा जाता है। इस अवधि में कोशिकाएं चरणजीवी रूप से सक्रिय रहती हैं लेकिन जीवों की आवश्यकता के आधार पर जब तक नहीं बुलाई जाती हैं, वहां पर प्रजनन नहीं करतीं।

प्राणियों में, माइटोसिस केवल द्विपिण्ड सूत्रिका कोशिकाओं में दिखाई देता है। हालांकि, इसके कुछ अपवाद हैं जहां एकपिण्ड कोशिकाएं माइटोसिस के द्वारा विभाजित होती हैं, जैसे कि पुराने मधुमक्खियों। इसके विपरीत, पादपों में द्विपिण्ड और एकपिण्ड दोनों कोशिकाओं में माइटोसिस दिखाई देता है। पादपों में पीढ़ी के बीच में परिवर्तन के उदाहरणों की याद करते हुए (अध्याय 3) एकपिण्ड कोशिकाओं में माइटोसिस दिखाने वाली पादप प्रजातियों और उनकी अवधियों की पहचान करें।

10.2 M अवधि

यह कोशिका चक्र की सबसे अधिक दर्शाने वाली अवधि है, जिसमें कोशिका के अधिकांश घटकों के वास्तविक पुनर्गठन का समावेश है। मातृ और वंशज कोशिकाओं में अंशों की संख्या वही होती है, इसलिए इसे समानुपातिक विभाजन भी कहा जाता है। अतः सुविधा के लिए माइटोसिस को माइटोसिस (कार्योकेनेसिस) के चार अवधिों में विभाजित किया गया है, लेकिन यह बहुत अहम है कि आप समझें कि कोशिका विभाजन एक प्रगतिशील प्रक्रिया है और विभिन्न अवधिों के बीच बहुत स्पष्ट रेखाएं खींची जा सकती नहीं हैं। कार्योकेनेसिस में निम्नलिखित चार अवधियाँ शामिल हैं:

• प्रोफाइज़
• मेटाफाइज़
• एनाफाइज़
• टेलोफाइज़

10.2.1 प्रोफाइज़

प्रोफाइज़, जो माइटोसिस के कार्योकेनेसिस की पहली अवधि है, अंतरचरण की S और G2 अवधियों के बाद आता है। अंतरचरण की S और G2 अवधियों के दौरान नए DNA अणुओं जो बने हैं, विभिन्न नहीं हैं बल्कि एक दूसरे से जुड़े हुए हैं। प्रोफाइज़ को अंशों के सामग्री के संकुचन की शुरुआत द्वारा चिह्नित किया जाता है। अंशों के सामग्री को अंशों के संकरण (क्रोमोसोम कंडीशन) की प्रक्रिया के दौरान अनुकूलित किया जाता है (आरेख 10.2 ए)। सेंट्रोसोम, जो अंतरचरण की S अवधि के दौरान पुनरुत्पादित हुआ था, अब कोशिका के विपरीत ध्रुवों की ओर चलना शुरू कर देता है। इस प्रकार, प्रोफाइज़ के समापन को निम्नलिखित विशेष घटनाओं द्वारा चिह्नित किया जा सकता है:

• अंशों के सामग्री संकुचित होकर संकुचित माइटोसिस अंशों का निर्माण करती हैं। अंशों को दो क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत क्रमागत