कोशिका चक्र व कोशिका विभाजन — समसूत्री, अर्धसूत्री व वे कहाँ भिन्न हैं
इस अध्याय का लगभग प्रत्येक प्रश्न अवस्था-पहचान प्रश्न है: कोई वर्णन अथवा आरेख, और "यह कौन-सी अवस्था है?" अतः बनाने योग्य उपयोगी वस्तु कोई कथा नहीं, विभेदक चिह्नों का समुच्चय है — प्रति अवस्था एक अचूक घटना। उनमें दो चिह्न अधिकांश कार्य करते हैं, और दोनों इस विषय के हैं कि किससे क्या अलग होता है। समसूत्री पश्चावस्था में सहोदर क्रोमैटिड अलग होते हैं; अर्धसूत्री की पश्चावस्था I में समजात गुणसूत्र अलग होते हैं जबकि सहोदर क्रोमैटिड साथ रहते हैं। उस एक विरोध को पकड़ लें और आधा अध्याय सुरक्षित है। दूसरा उच्च-मूल्य विचार S अवस्था का है: DNA मात्रा दुगुनी होती है परंतु गुणसूत्र संख्या नहीं बदलती, क्योंकि प्रत्येक गुणसूत्र में अब एक के स्थान पर दो क्रोमैटिड हैं। DNA मात्रा को गुणसूत्र संख्या से भ्रमित करना पूरे प्रकरण की सर्वाधिक सामान्य त्रुटि है।
कोशिका चक्र — अंतरावस्था ही उसका अधिकांश है
| अवस्था | क्या होता है | परीक्षा-योग्य बिंदु |
|---|---|---|
| G₁ (अंतराल 1) | कोशिका उपापचयी रूप से सक्रिय है व बढ़ती है, परंतु अपने DNA की प्रतिकृति नहीं बनाती | सबसे लंबी व सर्वाधिक परिवर्ती अवस्था; कोशिका यहीं से G₀, निष्क्रिय अवस्था में निकल सकती है |
| S (संश्लेषण) | DNA प्रतिकृति; हिस्टोन संश्लेषित; प्राणी कोशिकाओं में कोशिकाद्रव्य में तारककाय द्विगुणित | DNA मात्रा दुगुनी — गुणसूत्र संख्या नहीं बदलती |
| G₂ (अंतराल 2) | समसूत्री विभाजन की तैयारी में प्रोटीन संश्लेषित; कोशिका बढ़ती रहती है | यहाँ कोई अतिरिक्त DNA संश्लेषण नहीं |
| M (समसूत्री) | केंद्रक विभाजन तत्पश्चात् कोशिकाद्रव्य विभाजन — वास्तविक विभाजन | सबसे छोटी अवस्था, फिर भी वही जिसे सब पढ़ते हैं |
⚠️ अंतरावस्था चक्र का 95% है — तथा उसके साथ आने वाली संख्याएँ
सामान्य मानव कोशिका एक चक्र लगभग 24 घंटे में पूरा करती है, जिसमें M अवस्था केवल एक अंश लेती है — अंतरावस्था कुल का लगभग 95% है। इसके विपरीत यीस्ट पूरा चक्र लगभग 90 मिनट में समाप्त करता है। दोनों आँकड़े सीधे पूछे जाते हैं। उनके पीछे का संकल्पनात्मक बिंदु संख्याओं से अधिक मूल्यवान है: अंतरावस्था विश्राम अवस्था नहीं है, जो उसका पुराना नाम "विश्रामावस्था" अशुद्ध रूप से सुझाता था, बल्कि गहन वृद्धि व संश्लेषण की वह अवधि है जो विभाजन को संभव बनाती है। वास्तव में अविभाजित अवस्था G₀ है, जिसमें कोशिका G₁ से निकलकर प्रवेश करती है — उपापचयी रूप से सक्रिय परंतु अब विभाजन की तैयारी नहीं करती, जहाँ आपकी अधिकांश तंत्रिका व पेशी कोशिकाएँ इस समय हैं। "उपापचयी रूप से सक्रिय वह कोशिका जिसने स्थायी रूप से विभाजन बंद कर दिया" का वर्णन करने वाला प्रश्न G₀ पूछ रहा है, अंतरावस्था नहीं।समसूत्री विभाजन — प्रति अवस्था एक चिह्न
| अवस्था | पहचान घटना | और क्या हो रहा है |
|---|---|---|
| पूर्वावस्था | क्रोमैटिन दृश्य गुणसूत्रों में संघनित होता है; तर्कु बनना आरंभ | तारककाय विपरीत ध्रुवों पर जाते हैं; केंद्रिका, केंद्रक आवरण, गॉल्जी व ER सब लुप्त |
| मध्यावस्था | गुणसूत्र विषुवतीय (मध्यावस्था) पट्टिका पर पंक्तिबद्ध; काइनेटोकोर तर्कु तंतुओं से जुड़ते हैं | गुणसूत्र आकारिकी अध्ययन हेतु सर्वोत्तम अवस्था — वे अधिकतम संघनित व सुव्यवस्थित होते हैं |
| पश्चावस्था | गुणसूत्रबिंदु विभाजित होते हैं और सहोदर क्रोमैटिड अलग होकर विपरीत ध्रुवों की ओर जाते हैं | प्रत्येक अलग क्रोमैटिड अब संतति गुणसूत्र है; ध्रुवों पर आकृति गुणसूत्रबिंदु स्थिति से V, L अथवा J |
| अंत्यावस्था | गुणसूत्र विसंघनित होते हैं और केंद्रक आवरण पुनः संयोजित होता है | केंद्रिका, गॉल्जी व ER पुनः प्रकट — पूर्वावस्था का उलटा |
🎯 पादप में कोशिकाद्रव्य विभाजन पूर्णतः भिन्न क्यों दिखता है, और वह नारियल जो यह बात सिद्ध करता है
प्राणी कोशिका अपना कोशिकाद्रव्य विदलन खाँच से विभाजित करती है — झिल्ली बाहर से भीतर की ओर दबती है जब तक वह मध्य में न मिल जाए, किसी डोरी की तरह। पादप कोशिका ऐसा नहीं कर सकती, क्योंकि दृढ़ कोशिका भित्ति दबेगी नहीं। अतः वह मध्य से बाहर की ओर कोशिका पट्टिका बनाती है, नई भित्ति सामग्री जमाती है जब तक पट्टिका विद्यमान भित्तियों तक न पहुँचे। दिशाएँ ध्यान से देखें, क्योंकि प्रश्न उसी पर घूमता है: खाँच भीतर की ओर, पट्टिका बाहर की ओर। दो उपसिद्धांत निकलते हैं। केंद्रक विभाजन व कोशिकाद्रव्य विभाजन पृथक् घटनाएँ हैं, और यदि केंद्रक विभाजित हो जाए परंतु कोशिकाद्रव्य साथ न दे, तो परिणाम बहुकेंद्रकी संकोशिका है — युवा नारियल का तरल भ्रूणपोष ठीक यही है, साझा कोशिकाद्रव्य में अनेक केंद्रक, और वह पाठ्य-पुस्तक का उदाहरण है। और पादपों में कोशिका पट्टिका निर्माण से पूर्व फ्रैग्मोप्लास्ट आता है, इसीलिए पादप अंत्यावस्था के चित्र में मध्य के आर-पार वह संरचना दिखती है जो प्राणी चित्र में कभी नहीं दिखती।अर्धसूत्री विभाजन — दो विभाजन, एक प्रतिकृति
अर्धसूत्री विभाजन एक अंकगणितीय असंगति से परिभाषित है: दो क्रमिक केंद्रक विभाजन परंतु DNA प्रतिकृति का केवल एक चक्र, ठीक इसीलिए गुणसूत्र संख्या अंत में आधी रह जाती है। अर्धसूत्री I न्यूनकारी विभाजन है — समजात गुणसूत्र अलग किए जाते हैं, अतः 2n, n बन जाता है। अर्धसूत्री II समकारी है और अगुणित कोशिकाओं पर समसूत्री विभाजन जैसा व्यवहार करता है — सहोदर क्रोमैटिड अलग होते हैं। उनके बीच एक छोटी अंतरालावस्था है, जिसमें कोई DNA प्रतिकृति नहीं होती; "अंतरालावस्था में DNA प्रतिकृति होती है" देने वाला प्रश्न ठीक यही जाँच रहा है।
| उप-अवस्था | वह एक बात जो होती है | टिप्पणी |
|---|---|---|
| लेप्टोटीन | गुणसूत्र संघनित होते हुए क्रमशः दृश्य होते हैं | संघनन पूरी पूर्वावस्था I में चलता रहता है |
| ज़ाइगोटीन | सूत्रयुग्मन — समजात गुणसूत्र युग्म बनाते हैं | सूत्रयुग्मी संकुल बनता है; एक युग्म द्विसंयोजी अथवा चतुष्क है |
| पैकीटीन | जीन विनिमय — असहोदर क्रोमैटिडों के बीच पुनर्संयोजन | पुनर्संयोजन गुटिकाएँ प्रकट; एंज़ाइम रिकॉम्बिनेज़ कार्य करता है; सबसे लंबी उप-अवस्था |
| डिप्लोटीन | सूत्रयुग्मी संकुल विघटित होता है और कियाज़्मेटा दृश्य हो जाते हैं | अंडाणुओं में यह अवस्था मासों अथवा वर्षों तक चल सकती है |
| डायाकाइनेसिस | कियाज़्मेटा का अंतस्थीकरण; तर्कु संयोजित होता है | केंद्रक आवरण टूटता है — पूर्वावस्था I समाप्त |
🧠 वह एक विरोध जो अधिकांश अर्धसूत्री प्रश्न तय करता है
दोनों पश्चावस्थाएँ आजू-बाजू रखिए और अर्धसूत्री विभाजन का पूरा तर्क निकल आता है। समसूत्री पश्चावस्था में गुणसूत्रबिंदु विभाजित होता है और सहोदर क्रोमैटिड अलग खींचे जाते हैं — संतति कोशिकाएँ जनक से आनुवंशिक रूप से समान होती हैं। पश्चावस्था I में गुणसूत्रबिंदु विभाजित नहीं होता: पूरे गुणसूत्र, प्रत्येक अब भी गुणसूत्रबिंदु पर जुड़े दो क्रोमैटिडों से बना, विपरीत ध्रुवों की ओर खींचे जाते हैं, अतः समजात अलग होते हैं और गुणसूत्र संख्या आधी हो जाती है। पश्चावस्था II में गुणसूत्रबिंदु अंततः विभाजित होता है और सहोदर क्रोमैटिड अलग होते हैं, ठीक समसूत्री की तरह। अतः: सहोदर क्रोमैटिड समसूत्री में तथा अर्धसूत्री II में अलग होते हैं, समजात केवल अर्धसूत्री I में। दो परिणाम नामित करने योग्य हैं, क्योंकि NEET उन्हें "महत्व" रूप में पूछती है। अर्धसूत्री विभाजन गुणसूत्र संख्या आधी करता है, जो निषेचन को दुगुना करने के स्थान पर पुनःस्थापित करने वाला बनाता है। और अर्धसूत्री विभाजन विविधता दो बार उत्पन्न करता है — पैकीटीन में जीन विनिमय द्वारा, तथा मध्यावस्था I पर मातृ व पितृ समजातों के स्वतंत्र अपव्यूहन द्वारा — जो वह कच्ची सामग्री है जिस पर प्राकृतिक चयन कार्य करता है।ℹ️ अर्धसूत्री पर ध्यान जाने पर भी समसूत्री क्यों महत्वपूर्ण है
समसूत्री विभाजन दो आनुवंशिक रूप से समान द्विगुणित कोशिकाएँ बनाता है, और उसका महत्व सामान्यतः तीन भागों में गिनाया जाता है। वह वृद्धि देता है, क्योंकि बहुकोशिकीय शरीर एक युग्मनज से बारंबार समसूत्री विभाजन द्वारा बनता है। वह मरम्मत व प्रतिस्थापन देता है — आपकी आँत की उपकला व त्वचा की कोशिकाएँ समसूत्री विभाजन द्वारा निरंतर प्रतिस्थापित होती हैं। और वह केंद्रक-कोशिकाद्रव्य अनुपात पुनःस्थापित करता है: कोशिका बढ़ने पर उसका कोशिकाद्रव्य केंद्रक से आगे निकल जाता है, और विभाजन अनुपात को पुनः संतुलन में लाता है, जो एक कारण है कि कोशिकाएँ केवल बड़ी होने के स्थान पर विभाजित होती हैं। पादपों में एक चौथा बिंदु है: चूँकि विभज्योतक विभाजन क्षमता बनाए रखते हैं, समसूत्री विभाजन जीवनभर सतत वृद्धि का सहारा देता है, इसीलिए वृक्ष अपने में उस प्रकार जुड़ता रहता है जैसे प्राणी नहीं। साथ रखने योग्य एक संशोधन: समसूत्री विभाजन सामान्यतः द्विगुणित कोशिकाओं में होने वाला बताया जाता है, परंतु वह उन तक सीमित नहीं — अगुणित कोशिकाएँ भी समसूत्री विभाजन करती हैं, जैसे पादपों की युग्मकोद्भिद् पीढ़ी में करती हैं।मुख्य बिंदु
- DNA प्रतिकृति S अवस्था में: DNA मात्रा दुगुनी होती है परंतु गुणसूत्र संख्या वही रहती है।
- अंतरावस्था चक्र का लगभग 95% है; मानव कोशिका को ~24 घंटे, यीस्ट को ~90 मिनट। G₀ वास्तव में अविभाजित अवस्था है।
- गुणसूत्र आकारिकी अध्ययन हेतु मध्यावस्था सर्वोत्तम है — अधिकतम संघनित व सुव्यवस्थित।
- कोशिकाद्रव्य विभाजन: प्राणियों में विदलन खाँच भीतर की ओर, पादपों में कोशिका पट्टिका मध्य से बाहर की ओर। कोशिकाद्रव्य विभाजन बिना केंद्रक विभाजन संकोशिका देता है — नारियल भ्रूणपोष।
- पूर्वावस्था I: लेप्टोटीन संघनन, ज़ाइगोटीन सूत्रयुग्मन, पैकीटीन जीन विनिमय, डिप्लोटीन कियाज़्मेटा दर्शाता, डायाकाइनेसिस उनका अंतस्थीकरण।
- पश्चावस्था I समजात अलग करती है; समसूत्री पश्चावस्था व पश्चावस्था II सहोदर क्रोमैटिड अलग करती हैं।
- अर्धसूत्री विभाजन में दो विभाजन परंतु DNA प्रतिकृति केवल एक, और अंतरालावस्था में कोई प्रतिकृति नहीं होती।
- अर्धसूत्री विभाजन गुणसूत्र संख्या आधी करता है और विविधता दो बार उत्पन्न करता है — जीन विनिमय तथा स्वतंत्र अपव्यूहन द्वारा।
अभ्यास प्रश्न (8)
उत्तर खोलने से पहले प्रत्येक प्रश्न हल करें। हर व्याख्या सही विकल्प के साथ लुभावना गलत विकल्प भी बताती है, क्योंकि अंक वहीं जाते हैं।
कोशिका चक्र की S अवस्था के दौरान:
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उत्तर: A — DNA मात्रा दुगुनी होती है परंतु गुणसूत्र संख्या अपरिवर्तित रहती है
प्रतिकृति प्रत्येक गुणसूत्र को दूसरा क्रोमैटिड देती है, अतः DNA की मात्रा दुगुनी होती है जबकि गुणसूत्रों की गिनती अपरिवर्तित — S अवस्था के पश्चात् 46-गुणसूत्री मानव कोशिका में अब भी 46 गुणसूत्र होते हैं, प्रत्येक में दो क्रोमैटिड। DNA मात्रा को गुणसूत्र संख्या से भ्रमित करना इस अध्याय की सर्वाधिक सामान्य त्रुटि है।असहोदर क्रोमैटिडों के बीच जीन विनिमय पूर्वावस्था I की किस उप-अवस्था में होता है?
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उत्तर: A — पैकीटीन
पैकीटीन जीन विनिमय की अवस्था है, जो पुनर्संयोजन गुटिकाओं व रिकॉम्बिनेज़ की क्रिया से चिह्नित है, और वह सबसे लंबी उप-अवस्था भी है। ज़ाइगोटीन उससे पूर्व की अवस्था है, जहाँ सूत्रयुग्मन समजातों को युग्मित करता है, और डिप्लोटीन उसके पश्चात् की, जहाँ जीन विनिमय से बने कियाज़्मेटा सर्वप्रथम दृश्य होते हैं — अतः तीनों समीपस्थ हैं और सरलता से अदल-बदल जाते हैं।अर्धसूत्री विभाजन की पश्चावस्था I में क्या अलग होकर विपरीत ध्रुवों की ओर जाता है?
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उत्तर: A — समजात गुणसूत्र, सहोदर क्रोमैटिड साथ रहते हुए
पश्चावस्था I में गुणसूत्रबिंदु विभाजित नहीं होता, अतः पूरे गुणसूत्र — प्रत्येक अब भी गुणसूत्रबिंदु पर जुड़े दो क्रोमैटिड — अलग होते हैं, और समजात अलग होते हैं। वही गुणसूत्र संख्या आधी करता है, और वही एकमात्र लक्षण है जो पश्चावस्था I को समसूत्री पश्चावस्था तथा पश्चावस्था II दोनों से अलग करता है, जहाँ सहोदर क्रोमैटिड अलग होते हैं।गुणसूत्र आकारिकी के अध्ययन हेतु सर्वोत्तम अवस्था है:
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उत्तर: A — मध्यावस्था
मध्यावस्था पर गुणसूत्र अधिकतम संघनित तथा विषुवतीय पट्टिका पर एक तल में सुव्यवस्थित होते हैं, अतः उनकी आकृति व गुणसूत्रबिंदु स्थिति सर्वाधिक स्पष्ट होती है। पूर्वावस्था में संघनन अभी अपूर्ण है, और अंत्यावस्था तक गुणसूत्र पुनः विसंघनित हो रहे होते हैं।पादप कोशिका में कोशिकाद्रव्य विभाजन प्राणी कोशिका से इस बात में भिन्न है कि पादप कोशिका:
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उत्तर: A — मध्य से बाहर की ओर बढ़ती कोशिका पट्टिका बनाती है
दृढ़ कोशिका भित्ति भीतर की ओर नहीं दब सकती, अतः पादप कोशिका मध्य से विद्यमान भित्तियों की ओर कोशिका पट्टिका जमाती है। विदलन खाँच प्राणी क्रियाविधि है और विपरीत दिशा में बढ़ती है — खाँच भीतर की ओर, पट्टिका बाहर की ओर, यही पूरा भेद है।युवा नारियल का तरल भ्रूणपोष, जिसमें साझा कोशिकाद्रव्य में अनेक केंद्रक होते हैं, किसका परिणाम है?
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उत्तर: A — कोशिकाद्रव्य विभाजन बिना केंद्रक विभाजन, जो संकोशिका बनाता है
केंद्रक बारंबार विभाजित होता है जबकि कोशिकाद्रव्य नहीं, जिससे एक कोशिकाद्रव्य साझा करते अनेक केंद्रक मिलते हैं — संकोशिका, और नारियल पानी पाठ्य-पुस्तक का उदाहरण है। केंद्रक विभाजन बिना कोशिकाद्रव्य विभाजन संगत विकल्प ही नहीं है, क्योंकि नई कोशिका को पाने हेतु कोई दूसरा केंद्रक ही नहीं होगा।अंतरालावस्था के विषय में कौन-सा कथन शुद्ध है?
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उत्तर: A — यह अर्धसूत्री I व II के बीच की छोटी अवस्था है जिसमें कोई DNA प्रतिकृति नहीं होती
अंतरालावस्था दोनों अर्धसूत्री विभाजनों के बीच का संक्षिप्त अंतराल है, और निर्णायक रूप से प्रतिकृति का दूसरा चक्र नहीं होता — ठीक इसीलिए एक प्रतिकृति से दो विभाजन गुणसूत्र संख्या आधी करते हैं। अंतरालावस्था में प्रतिकृति देने वाला विकल्प अर्धसूत्री विभाजन के परिभाषक अंकगणित का खंडन करता है।वह कोशिका जो उपापचयी रूप से सक्रिय है परंतु जिसने स्थायी रूप से विभाजन बंद कर दिया है, कहलाती है:
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उत्तर: A — G₀ (निष्क्रिय) अवस्था में
कोशिकाएँ G₁ से निकलकर G₀ में जाती हैं, जीवित व सक्रिय रहती हैं परंतु विभाजन की तैयारी नहीं करतीं — अधिकांश तंत्रिका व पेशी कोशिकाएँ स्थायी रूप से वहीं हैं। अंतरावस्था को "विश्रामावस्था" कहना पुराना व भ्रामक नाम है: अंतरावस्था सर्वाधिक गहन संश्लेषण की अवधि है, अतः शब्दावली का निमंत्रण होते हुए भी वह अशुद्ध उत्तर है।