కణచక్రం

ప్రతి జీవి అభివృద్ధి దశల్లో మొదట ఒకే ఒక కణం నుంచి ఏర్పడుతూ ఉంటుంది. తల్లి కణం విడిపోయి పిల్ల కణాలను ఏర్పర్చడమే దీనికి ప్రధానం కారణం.

జీవులన్నింటిలో కణ విభజన చాలా ముఖ్యమైన చర్య. ఇందులో డీఎన్‌ఏ ప్రతికృతి, కణం పెరుగుదల మొదలైన ఘట్టాలు జరుగుతాయి. ఈ చర్యలన్నీ సక్రమ పద్ధతిలో జరిగినప్పుడు సరైన జీనోమ్‌లు కలిగిన సంతతి ఏర్పడుతుంది.

ఒక వరుస క్రమంలో జరిగే ప్రక్రియల ద్వారా జన్యు పదార్థాలు రెండుగా  ఏర్పడి, కణంలో ఉన్న వివిధ అనుఘటకాలు సంశ్లేషణ చెంది, చివరగా ఒక మాతృకణం రెండు పిల్లకణాలుగా విభజన చెందుతుంది. ఈ ప్రక్రియను ‘కణచక్రం’ అంటారు. ఈ చర్యలన్నీ జన్యు నియంత్రణ ద్వారా జరుగుతాయి.

దశలు

కణచక్రాన్ని రెండు ప్రధాన దశలుగా విభజిస్తారు. అవి: 

1) సమవిభజన దశ (M దశ) 

2) అంతర్దశ

సమవిభజన దశను దృశ్యమాన కణవిభజన దశ అని కూడా అంటారు. ప్రతి రెండు లీ దశలకు మధ్య ఉన్న దశను అంతర్దశగా పేర్కొటారు.

మానవ కణచక్రం జరిగే 24 గంటల వ్యవధిలో అసలైన విభజన కేవలం గంటసేపు మాత్రమే ఉంటుంది. కణచక్రంలో అంతర్దశ వ్యవధి 95% కంటే ఎక్కువ. 

లీ దశ కేంద్రక విభజనతో ప్రారంభమై, పిల్ల క్రోమోజోమ్‌లుగా విడిపోయి, కణద్రవ్య విభజన లేదా సైటోకైనెసిస్‌తో పూర్తవుతుంది. 

అంతర్దశ బయటకు కనిపించదు. దీన్ని విరామ దశగా పరిగణిస్తారు. అయినప్పటికీ, ఈ దశలో కణ పెరుగుదల, డీఎన్‌ఏ ప్రతికృతి క్రమపద్ధతిలో జరిగి, కణవిభజనకు కణం తయారవుతుంది.

అంతర్దశను మూడు ఉపదశలుగా  వర్గీకరిస్తారు.

i) G1 దశ (గాప్‌ 1 దశ)

ii) S దశ (సంశ్లేషణ దశ)

iii) G2 దశ (గాప్‌ 2 దశ)

సమవిభజనకు, డీఎన్‌ఏ ప్రతికృతి ఆరంభానికి మధ్య ఉన్న దశను G₁ దశ అంటారు. 

G₁ దశలో కణం నిరంతరం పెరుగుదలను కొనసాగిస్తూ, జీవక్రియా పరంగా అధిక క్రియాశీలతను కలిగి ఉంటుంది. కానీ డీఎన్‌ఏ ప్రతికృతి జరగదు.

సంశ్లేషణ దశలో డీఎన్‌ఏ సంశ్లేషణ లేదా ప్రతికృతి జరుగుతుంది. 

ఈ సమయంలో కణంలోని డీఎన్‌ఏ పరిమాణం రెట్టింపు అవుతుంది. కానీ క్రోమోజోమ్‌ల సంఖ్య పెరగదు. 

కణచక్రంలోని G₁ దశలో ద్వయస్థితిక క్రోమోజోమ్‌లు ఉండి, S - దశలోనూ ద్వయస్థితిక క్రోమోజోమ్‌లు ఉంటే S - దశ తర్వాత కూడా అదే ద్వయస్థితిక (2n) క్రోమోజోమ్‌ల సంఖ్య ఉంటుంది.

జంతు కణాల్లో S - దశలో డీఎన్‌ఏ ప్రతికృతి కేంద్రకంలో మొదలవుతుంది. సెంట్రియోల్‌ కణద్రవ్యంలో ద్విగుణీకృతం అవుతుంది. G₂ దశలో సమవిభజన కోసం ప్రోటీన్లు సంశ్లేషణ చెందుతూ, కణం పెరుగుదల జరుగుతుంది.

జీవుల్లో కణవిభజన

జంతువుల్లో సమవిభజన ద్వయ స్థితిక శారీరక కణాల్లో మాత్రమే జరుగుతుంది. కానీ మొక్కల్లో ఏకస్థితిక, ద్వయస్థితిక కణాలు రెండింటిలో సమవిభజన జరుగుతుంది.

మొక్కలు లేదా జంతువుల్లో కణవిభజన రెండు విధాలుగా జరుగుతుంది. 

i) సమవిభజన             ii) క్షయకరణ విభజన

సమవిభజన

దీన్ని శాఖీయ కణాల్లో గమనించవచ్చు. ఇది పెరుగుదల, అభివృద్ధిని ప్రోత్సహిస్తుంది.

ఉల్లి (ఆలియం సీపా) మొక్క వేరుభాగంలో ఎసిటో కార్మైన్‌ అభిరంజనాన్ని ఉపయోగించి చేసే స్క్వాష్‌ ప్రయోగంలో సమవిభజన దశలను ప్రయోగాత్మకంగా గుర్తించవచ్చు.

కణవిభజన ప్రగతిశీల పద్ధతిలో నిరంతరం కొనసాగుతూ ఉంటుంది. దీని వల్ల ప్రతి దశకు కచ్చితమైన పరిధిని నిర్ణయించలేం. అవగాహన కోసం మాత్రమే సమవిభజనను నాలుగు దశలుగా విభజించారు. అవి:

i) ప్రథమ దశ లేదా ప్రోఫేజ్‌

ii) మధ్యస్థ దశ లేదా మెటాఫేజ్‌

iii) చలన దశ లేదా ఎనాఫేజ్‌

iv) అంతిమ దశ లేదా టీలోఫేజ్‌

ప్రథమ దశ:

సమవిభజనలో మొదటి దశను ప్రథమ దశ అంటారు. ఇందులో క్రోమోజోమ్‌ నిర్మాణం క్రమేపీ సంగ్రహణం చెంది దళసరిగా మారుతుంది. 

క్రోమోజోమ్‌లలో రెండు క్రొమాటిడ్లు సెంట్రోమియర్‌ వద్ద ఒకదానికొకటి అతుక్కుని ఉంటాయి.

ఈ దశలోనే కణద్రవ్యంలో ఉన్న ప్రోటీన్‌ పదార్థం, సూక్ష్మనాళికలు కండె పరికరం ఏర్పడటానికి సహాయపడతాయి. 

ప్రథమ దశ చివరను సూక్ష్మదర్శినితో పరిశీలిస్తే కణంలో గాల్జి సంక్లిష్టం, అంతర్జీవ ద్రవ్యజాలం, కేంద్రకాంశం, కేంద్రక త్వచం కనిపించవు.

మధ్యస్థ దశ:

ఈ దశలో క్రోమోజోమ్‌లో రెండు సోదర క్రొమాటిడ్లు సెంట్రోమియర్‌కు అతుక్కుని ఉంటాయి. 

సెంట్రోమియర్‌ ఉపరితల భాగంలో సూక్ష్మచక్రం లాంటి నిర్మాణాలు ఉంటాయి. వీటిని కైనిటోకోర్‌లు అంటారు. 

కైనిటోకోర్‌లతో కండెపోగులు లగ్నీకృతం చెంది, క్రోమోజోమ్‌లను కణమధ్య భాగానికి చేరుస్తాయి. 

మధ్యస్థదశలో క్రోమోజోమ్‌ల అమరిక తలాన్ని మధ్యస్థ ఫలకంగా వ్యవహరిస్తారు.

చలనదశ:

చలనదశలో సెంట్రోమియర్లు చీలి, క్రొమాటిడ్లు విడిపోతాయి.

​​​​​​​ క్రొమాటిడ్లు ఎదురెదురు ధ్రువాలవైపు చలనాన్ని ప్రదర్శిస్తాయి.

అంతిమదశ:

​​​​​​​ సమవిభజన అంతిమదశలో క్రోమోజోమ్‌ల సమూహం నిజరూపాన్ని కోల్పోతాయి. అవి ధ్రువాల వద్దకు చేరి, క్రొమాటిన్‌గా మారే క్రమంలో చుట్టూ కేంద్రక త్వచాన్ని పొందుతాయి. కేంద్రకాంశం, గాల్జిసంక్లిష్టం, అంతర్జీవద్రవ్యజాలం పునర్నిర్మితమవుతాయి.

​​​​​​​ సమవిభజనలో ద్విగుణీకృతమైన క్రోమోజోమ్‌లు పృథక్కరణ చెంది, రెండు పిల్ల కేంద్రకాలు ఏర్పడతాయి. తర్వాత కణ ద్రవ్య విభజన ద్వారా రెండు పిల్లకణాలు ఏర్పడి కణవిభజన ప్రక్రియ పూర్తవుతుంది.

సమవిభజన - ఆవశ్యకత

సమవిభజనలో జన్యుపరంగా తల్లి కణాన్ని పోలిన ద్వయస్థితిక పిల్ల కణాలు ఏర్పడతాయి. వీటి జన్యు రూపాలు ఒకదానికొకటి సమానంగా ఉంటాయి. 

సమవిభజన ద్వారా బహుకణ జీవులు పెరుగుతాయి. కణం పెరుగుదల వల్ల కేంద్రక-కణ ద్రవ్య నిష్పత్తిని క్రమబద్ధం చేసేందుకు సమవిభజన ఉపయోగపడుతుంది. 

చెడిపోయిన లేదా క్షీణించిన కణాల స్థానంలో కొత్త కణాలు ఏర్పడటంలో సమవిభజన ముఖ్యపాత్ర పోషిస్తుంది. ఉదాహరణకు, బాహ్య చర్మంపై పొరకణాలు, గొంతు పొరల్లోని పైపూత కణాలు, రక్తకణాలు. ఇవన్నీ ఎప్పటికప్పుడు పాత కణాలను కోల్పోయి కొత్త కణాలు ఏర్పడటానికి సమవిభజన సహాయపడుతుంది. 

విభాజ్య కణావళి కలిగిన కాండాగ్రభాగం, పార్శ్వ విభాజ్య కణావళుల్లో జీవితాంతం ఉండే నిరంతర విభజనల ద్వారా మొక్కల్లో పెరుగుదల జరుగుతుంది.

క్షయకరణ విభజన

క్షయకరణ విభజన లేదా మియాసిస్‌ అనేది లైంగిక కణాలు అంటే సంయోగబీజ మాతృ కణాల్లో జరుగుతుంది. సాధారణంగా ద్వయస్థితికంగా ఉండే కణాలు జన్యుపరంగా ఏకస్థితికంగా మారతాయి.

లైంగికోత్పత్తిలో రెండు ఏకస్థితిక సంయోగ బీజాల కలయికతో సంతానోత్పత్తి జరుగుతుంది. ఈ సంయోగ బీజాలు ప్రత్యేకమైన ద్వయస్థితిక కణాల నుంచి ఏర్పడతాయి. 

ఈ ప్రత్యేక కణాల నుంచి, విభజన ద్వారా క్రోమోజోమ్‌ల సంఖ్య సగం అయ్యి, ఏకస్థితిక పిల్లకణాలు ఏర్పడతాయి. ఈ విభజనను క్షయకరణ విభజన అంటారు. దీన్నే మియాసిస్‌ అని కూడా అంటారు.

ఇందులో క్షయకరణ విభజనఖి, క్షయకరణ విభజనఖిఖి ఒకదాని తర్వాత మరొకటి జరుగుతాయి. కానీ డీఎన్‌ఏ ప్రతికృతి ఒక్కసారి మాత్రమే జరుగుతుంది.

 S-దశలో జనక క్రోమోజోమ్‌లు ప్రతికృతిని జరిపి రెండు సమానమైన క్రొమాటిడ్లను రూపొందిస్తాయి. దీంతో  క్షయకరణ విభజనఖి మొదలవుతుంది. క్షయకరణ విభజనలో సమజాతీయ క్రోమోజోమ్‌లు జంటగా ఏర్పడి వాటి మధ్య పునఃసంయోజనం జరుగుతుంది. క్షయకరణ విభజనఖిఖి తర్వాత నాలుగు ఏకస్థితిక పిల్లకణాలు ఏర్పడతాయి.

క్షయకరణ విభజనఖిలో ప్రథమదశఖి, మధ్యస్థదశఖి, చలనదశఖి, అంత్యదశఖి మొదలైనవి ఉంటాయి. ఇదే విధంగా క్షయకరణ విభజనఖిఖిలో కూడా ఉంటాయి. క్షయకరణ విభజనఖిఖి సమవిభజనను పోలి ఉంటుంది.

క్రోమోజోమ్‌ల ప్రవర్తన ఆధారంగా  ప్రథమ దశ ఖి ని 5 ఉపదశలుగా విభజించారు. అవి లెప్టోటీన్, జైగోటీన్, పాకీటీన్, డిప్లోటీన్, డయాకైనెసిస్‌.

లెప్టోటీన్‌: ఇందులో క్రోమోజోమ్‌లు కుదింపు ప్రక్రియకు లోనై దగ్గరగా కుచించినట్లవుతాయి. 

జైగోటీన్‌: క్రోమోజోమ్‌లు జతకూడతాయి. దీన్నే సూత్రయుగ్మనం లేదా సినాప్సిస్‌ అంటారు.

పాకీటీన్‌: ఈ దశలో సోదరేతర క్రోమోజోమ్‌ల మధ్య వినిమయం జరుగుతుంది.

డిప్లోటీన్‌: ఈ దశ మొదట్లో సమజాతీయ క్రోమోజోమ్‌లు జన్యుమార్పిడి ప్రదేశం వద్ద మినహా మిగిలిన భాగమంతా వికర్షణకులోనై విడిపోతాయి. ఈ స్థితిలోనే ్ఞ్ల్ఠ ఆకారపు కయాస్మాలు ఏర్పడతాయి. 

డయాకైనెసిస్‌: ఈ దశలో కయాస్మాలు అంతిమ స్థిరీకరణం చెందుతాయి. ఈ దశ చివర్లో కేంద్రకాంశం అంతర్దానం అవుతుంది.

మధ్యస్థ దశఖిలో బైవలెంట్లు మధ్యస్థ ఫలకంలో అమరుతాయి. దీని తర్వాత చలనదశఖిలో సమజాతీయ క్రోమోజోమ్‌లు క్రొమాటిడ్లతో ఎదురెదురు ధ్రువాలవైపు చలిస్తాయి. ఒక్కొక్క ధ్రువంవైపు జనకకణంలో సగం క్రోమోజోమ్‌లు చేరతాయి. అంత్యదశఖిలో కేంద్రకత్వచం, కేంద్రకాంశం తిరిగి ఏర్పడతాయి. క్షయకరణ విభజనఖిఖి చివరి భాగం అంత్యదశఖిఖి లో సోదర క్రొమాటిడ్లు విడిపోయి నాలుగు పిల్లకణాలను ఏర్పాటు చేస్తాయి.

క్షయకరణ విభజన లైంగిక ప్రత్యుత్పత్తి జరిపే జీవుల్లో జాతి నిర్దిష్ట క్రోమోజోమ్‌ల సంఖ్య మారకుండా చేస్తుంది. జనాభాలో ఒక తరం నుంచి మరో తరానికి జన్యు వైవిధ్యం ఏర్పడటానికి మియాసిసే కారణం.