NCERT सारांश: कोशिका चक्र और कोशिका विभाजन | विज्ञान और प्रौद्योगिकी (Science & Technology) for UPSC CSE PDF Download

“सभी जीवित चीजें, चाहे वे कितनी भी बड़ी हों, केवल एक छोटे से कोशिका से शुरू होती हैं। आप सोच सकते हैं कि इतनी छोटी चीज़ इतनी बड़ी कैसे बन सकती है। खैर, कोशिकाओं में दो में विभाजित होने की अद्भुत क्षमता होती है। हर बार जब एक कोशिका विभाजित होती है, तो यह दो नई कोशिकाएँ बनाती है, जिन्हें बेटी कोशिकाएँ कहा जाता है। ये बेटी कोशिकाएँ फिर बढ़ सकती हैं और खुद भी विभाजित हो सकती हैं। यह प्रक्रिया बार-बार दोहराई जाती है, प्रत्येक नई पीढ़ी की कोशिकाएँ बढ़ती और विभाजित होती हैं। अंततः, केवल एक कोशिका से, आप कोशिकाओं की एक बड़ी संख्या प्राप्त कर सकते हैं, जो लाखों कोशिकाओं से बने बड़े जीवों का निर्माण करती हैं।”

कोशिका विभाजन

“कोशिका विभाजन तब होता है जब एक कोशिका दो में विभाजित होती है, जिन्हें माता और बेटी कोशिकाएँ कहा जाता है। यह प्रक्रिया प्रोकैरियोटिक और यूकैरियोटिक कोशिकाओं के बीच भिन्न होती है। प्रोकैरियोटिक कोशिकाएँ, जो सरल होती हैं, में एक गोलाकार क्रोमोसोम और कुछ अन्य भाग होते हैं। वे बस बढ़ती हैं, अपने DNA की नकल करती हैं, और विभाजित होती हैं। यही उनका प्रजनन करने का तरीका है। दूसरी ओर, यूकैरियोटिक कोशिकाएँ अधिक जटिल होती हैं। इनमें एक नाभिक में कई क्रोमोसोम होते हैं, साथ ही कई अन्य भाग भी होते हैं। कोशिका चक्र के दौरान, जिसमें वृद्धि, DNA की नकल, और विभाजन शामिल है, सभी इन भागों की नकल और सही तरीके से पृथक्करण आवश्यक होता है।”

कोशिका चक्र

“कोशिका चक्र एक घटनाओं का चक्र है जो बार-बार होता है। इसमें वृद्धि, नए DNA का निर्माण, और दो कोशिकाओं में विभाजन शामिल है। प्रोकैरियोट्स, जैसे बैक्टीरिया, में यह सरल होता है: वे बढ़ते हैं, अपने DNA की नकल करते हैं, और अपने जैसे और बनाते हैं। इसे अनजात प्रजनन कहा जाता है। लेकिन यूकैरियोट्स, जैसे पौधे और जानवर, में यह प्रक्रिया अधिक जटिल होती है।”

कोशिका चक्र के चरण

• इंटरफेज
• M चरण (माइटोसिस चरण)

M चरण उस चरण को दर्शाता है जब वास्तविक कोशिका विभाजन या माइटोसिस होता है, और इंटरफेज उन दो निरंतर M चरणों के बीच का समय है। यह ध्यान देने योग्य है कि मानव कोशिका के कोशिका चक्र की 24 घंटे की औसत अवधि में, कोशिका विभाजन वास्तव में केवल लगभग एक घंटे तक रहता है। इंटरफेज कोशिका चक्र की अवधि का 95% से अधिक समय व्यतीत करता है।

M चरण नाभिकीय विभाजन से शुरू होता है, जो पुत्र गुणसूत्रों (karyokinesis) के पृथक्करण के साथ मेल खाता है और आमतौर पर कोशिका द्रव (cytokinesis) के विभाजन के साथ समाप्त होता है। इंटरफेज, जिसे विश्राम चरण कहा जाता है, वह समय है जब कोशिका विभाजन के लिए तैयारी कर रही होती है, जिसमें क्रमबद्ध तरीके से कोशिका वृद्धि और DNA प्रतिकृति होती है।

G1 चरण (गैप 1): माइटोसिस और DNA प्रतिकृति की शुरुआत के बीच का अंतराल। G1 चरण के दौरान, कोशिका मेटाबोलिक रूप से सक्रिय होती है और लगातार बढ़ती है लेकिन अपने DNA की प्रतिकृति नहीं करती है।

S चरण (संश्लेषण): उस अवधि को चिह्नित करता है जिसमें DNA संश्लेषण या प्रतिकृति होती है। यदि प्रारंभिक DNA की मात्रा को 2C के रूप में दर्शाया जाए, तो यह इस चरण में 4C तक बढ़ जाती है।

G2 चरण (गैप 2): माइटोसिस के लिए तैयारी में प्रोटीन का संश्लेषण होता है जबकि कोशिका वृद्धि जारी रहती है।

कुछ कोशिकाएं वयस्क जानवरों में विभाजन नहीं करती प्रतीत होती हैं (जैसे, हृदय की कोशिकाएं), और कई अन्य कोशिकाएं केवल आवश्यकतानुसार विभाजित होती हैं, जैसे कि खोई हुई कोशिकाओं को प्रतिस्थापित करने के लिए। ये कोशिकाएं जो और विभाजित नहीं होती हैं, G1 चरण से बाहर निकलकर कोशिका चक्र के एक निष्क्रिय चरण को, जिसे क्वाइसेन्ट चरण (G0) कहा जाता है, में प्रवेश करती हैं।

पशुओं में, माइटोटिक कोशिका विभाजन आमतौर पर डिप्लॉइड सोमैटिक कोशिकाओं में देखा जाता है। हालाँकि, कुछ अपवाद हैं जहाँ हैप्लॉइड कोशिकाएँ माइटोसिस द्वारा विभाजित होती हैं, जैसे कि नर शहद की मक्खियाँ। पौधे हैप्लॉइड और डिप्लॉइड कोशिकाओं दोनों में माइटोटिक विभाजन दिखा सकते हैं।

M चरण

यह कोशिका चक्र का सबसे नाटकीय चरण है, जिसमें कोशिका के लगभग सभी घटकों का प्रमुख पुनर्गठन होता है। चूंकि माता-पिता और संतान कोशिकाओं में गुणजों की संख्या समान होती है, इसे समानात्मक विभाजन भी कहा जाता है। माइटोसिस को न्यूक्लियर विभाजन (karyokinesis) के चार चरणों में विभाजित किया जाता है:

• प्रोफेज
• मेटाफेज
• अनाफेज
• टेलोफेज

1. प्रोफेज

प्रोफेज माइटोसिस के karyokinesis का पहला चरण है, जो इंटरफेज के S और G2 चरणों के बाद आता है। प्रोफेज की समाप्ति को निम्नलिखित विशेष घटनाओं के द्वारा चिह्नित किया जा सकता है:

• क्रोमोसोमल सामग्री संकुचित होकर कॉम्पैक्ट माइटोटिक क्रोमोसोम बनाती है।
• सेंट्रोसोम कोशिका के विपरीत ध्रुवों की ओर बढ़ता है।

प्रोफेज के अंत में कोशिकाओं में गोल्जी परिसर, एंडोप्लास्मिक रेटिकुलम, न्यूक्लियोलस, और न्यूक्लियर एंवेलप नहीं दिखते हैं।

2. मेटाफेज

न्यूक्लियर एंवेलप का पूर्ण विघटन माइटोसिस के दूसरे चरण की शुरुआत को चिह्नित करता है। इस चरण में, क्रोमोसोम कोशिका के समतल पर संरेखित होते हैं, और स्पिंडल फाइबर क्रोमोसोम के किनेटोचोर्स से जुड़ते हैं।

3. अनाफेज

अनाफेज के दौरान, क्रोमोसोम अलग होते हैं, और क्रोमेटिड्स कोशिका के विपरीत ध्रुवों की ओर बढ़ते हैं।

4. टेलोफेज

टेलोफेज की शुरुआत में, क्रोमोसोम फिर से विस्तृत होते हैं और अपनी विशिष्टता खो देते हैं। क्रोमोसोम विपरीत स्पिंडल ध्रुवों पर समूहित होते हैं, और न्यूक्लियर एंवेलप प्रत्येक ध्रुव पर क्रोमोसोम समूहों के चारों ओर पुनः विकसित होता है।

साइटोकाइनेसिस

माइटोसिस दोहराए गए गुणसूत्रों को पुत्र न्यूक्लियस में विभाजित करने और कोशिका को दो पुत्र कोशिकाओं में विभाजित करने के लिए साइटोप्लाज़्म के पृथक्करण द्वारा पूरा किया जाता है। पशु कोशिकाओं में, यह प्लाज़्मा मेम्ब्रेन में एक खाई के प्रकट होने के द्वारा प्राप्त किया जाता है। पौधों की कोशिकाओं में, साइटोकाइनेसिस मध्य से दीवार निर्माण द्वारा होता है।

माइटोसिस का महत्व

माइटोसिस के परिणामस्वरूप समान आनुवंशिक सामग्री वाले डिप्लॉइड पुत्र कोशिकाओं का उत्पादन होता है। यह विकास, कोशिका मरम्मत, और विभिन्न ऊतकों में कोशिका प्रतिस्थापन के लिए आवश्यक है। मेरिस्टेमेटिक ऊतकों में माइटोटिक विभाजन पौधों के जीवनभर लगातार वृद्धि का परिणाम है।

मायोसिस

मायोसिस एक विशेष प्रकार का कोशिका विभाजन है जो गुणसूत्रों की संख्या को आधा कर देता है। यह हैप्लोइड पुत्र कोशिकाओं के उत्पादन को सुनिश्चित करता है और जीवों में यौन प्रजनन के लिए आवश्यक है। मायोसिस में दो अनुक्रमिक चक्र होते हैं, जिन्हें मायोसिस I और मायोसिस II कहा जाता है।

मायोसिस I

मायोसिस I के प्रमुख चरण हैं: प्रोलॉफ़ेज I, मेटाफेज I, एनाफेज I, और टेलोफ़ेज I, जिसमें समरूप गुणसूत्रों का युग्मन, पुनर्संयोजन, और समरूप गुणसूत्रों का पृथक्करण शामिल है।

1. प्रोलॉफ़ेज I: लंबा और जटिल, इसमें समरूप गुणसूत्रों का युग्मन और क्रॉसिंग ओवर शामिल है।

• लेपटोटीन: गुणसूत्र धीरे-धीरे दिखाई देने लगते हैं, संकुचन जारी रहता है।
• जाइगोटीन: गुणसूत्र युग्मित होते हैं (साइनैप्सिस), जो बाइवलेंट या टेट्राड्स बनाते हैं।
• पैचिटीन: बाइवलेंट के क्रोमैटिड्स स्पष्ट होते हैं, क्रॉसिंग ओवर के लिए पुनर्संयोजन नोड्यूल्स प्रकट होते हैं।
• डिप्लोटीन: साइनैप्टोनिमल कॉम्प्लेक्स घुलता है, क्रॉसओवर स्थलों पर चियास्माटा बनते हैं।
• डायाकिनेसिस: चियास्माटा का टर्मिनलाइजेशन, गुणसूत्र पूरी तरह संकुचित होते हैं, स्पिंडल इकट्ठा होता है।

2. मेटाफेज I: समरूप गुणसूत्र मेटाफेज प्लेट पर संरेखित होते हैं। 3. एनाफेज I: समरूप गुणसूत्र अलग हो जाते हैं। 4. टेलोफ़ेज I: दो हैप्लोइड कोशिकाएँ बनती हैं, प्रत्येक में मूल गुणसूत्रों का आधा हिस्सा होता है।

माइटोस II

माइटोस II सामान्य माइटोसिस के समान है, जिसमें प्रोफेज II, मेटाफेज II, एनाफेज II, और टेलोफेज II चरण शामिल होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप चार हैप्लॉइड बेटी कोशिकाओं का निर्माण होता है।

1. प्रोफेज II: सिटोकाइनेज़ के तुरंत बाद शुरू होता है, क्रोमोसोम फिर से संकुचित होने लगते हैं, नाभिकीय झिल्ली गायब हो जाती है।

2. मेटाफेज II: क्रोमोसोम मध्य रेखा पर संरेखित होते हैं, माइक्रोट्यूब्यूल्स बहन क्रोमैटिड्स के काइनेटोकोर्स से जुड़ते हैं।

3. एनाफेज II: सेंट्रोमियर्स विभाजित होते हैं, बहन क्रोमैटिड्स विपरीत ध्रुवों की ओर बढ़ते हैं।

4. टेलोफेज II: नाभिकीय झिल्ली पुनः बनती है, सिटोकाइनेज़ के परिणामस्वरूप चार हैप्लॉइड बेटी कोशिकाएँ बनती हैं।

माइटोस का महत्व

माइटोस सुनिश्चित करता है कि यौन प्रजनन करने वाले जीवों में विशिष्ट क्रोमोसोम संख्या का संरक्षण होता है और जनसंख्या में आनुवंशिक विविधता बढ़ाता है, जो विकास के लिए आवश्यक है।