समसूत्रण (Mitosis) केवल यूकेरियोट्स (eukaryotes) में होता है। प्रोकैरियोट्स (Prokaryotes - यानी, आर्किया - archaea और बैक्टीरिया - bacteria) बाइनरी विखंडन (binary fission) के माध्यम से विभाजित होते हैं। समसूत्रण वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा सभी बहुकोशिकीय जीवों (multicellular organisms) की दैहिक कोशिकाएं (somatic cells) गुणा (multiply) करती हैं। दैहिक कोशिकाएं गैर-प्रजनन कोशिकाएं (nonreproductive cells) हैं जिनसे एक जीव (organism) बना होता है।
इसके अलावा, पौधे समसूत्रण द्वारा युग्मक (gametes) का उत्पादन करते हैं। युग्मक लैंगिक जनन कोशिकाएं (sexual reproductive cells) हैं, अर्थात, दो प्रकार के होते हैं, नर (male) और मादा (female)। लैंगिक जनन (sexual reproduction) में, एक नर युग्मक (male gamete) एक मादा युग्मक (female gamete) के साथ जुड़ता है और परिणामी (resulting), विलयित कोशिका (merged cell) फिर बार-बार (repeatedly) समसूत्रण द्वारा विभाजित होती है ताकि अंततः (eventually) एक परिपक्व जीव (mature organism) का उत्पादन (produce) किया जा सके। पौधे बीजाणु (spores) नामक अलैंगिक जनन कोशिकाओं (asexual reproductive cells) को भी बनाते हैं (अर्धसूत्रीविभाजन - meiosis द्वारा, समसूत्रण - mitosis द्वारा नहीं)। प्रजनन (reproduction) के लिए एक बीजाणु (spore) को दूसरे बीजाणु के साथ जुड़ना नहीं पड़ता है। अर्धसूत्रीविभाजन (meiosis) द्वारा उत्पादित (produced) एक एकल बीजाणु (single spore), समसूत्रण द्वारा एक परिपक्व जीव में विकसित (develops) होता है।
समसूत्रण दो बेटी कोशिकाओं (daughter cells) का उत्पादन करता है जो मूल कोशिका (parent cell) के समान होती हैं। यदि मूल कोशिका अगुणित (haploid - N) है, तो बेटी कोशिकाएं अगुणित (haploid) होंगी। यदि मूल कोशिका द्विगुणित (diploid) है, तो बेटी कोशिकाएं भी द्विगुणित होंगी।
N → N
2N → 2N
एक क्रोमैटिड (chromatid) एक दोहराए गए गुणसूत्र (replicated chromosome) के दो हिस्सों (halves) में से एक है (दाईं ओर आरेख - diagram at right देखें)। गुणसूत्र (chromosome) बनाने वाले दो क्रोमैटिड्स (chromatids) को "बहन क्रोमैटिड्स" ("sister chromatids") कहा जाता है, वे सेंट्रोमियर (centromere) से जुड़े होते हैं और आनुवंशिक रूप से समान (identical) होते हैं क्योंकि, इंटरफेज़ (interphase) के दौरान, प्रत्येक क्रोमैटिड जोड़े की एक बहन सीधे दूसरे, पूर्व-मौजूदा बहन (pre-existing sister) की नकल (copying) करके उत्पन्न होती है। इसलिए उनमें सभी लोकी (loci) में समान एलील (identical alleles) होते हैं। इसके विपरीत, दो सजातीय गुणसूत्रों (two homologous chromosomes - क्रोमोसोम - chromosomes जिनमें एक ही क्रम - same order में लोकी - loci का एक ही सेट - same set होता है) में आमतौर पर सभी लोकी में समान एलील नहीं होते हैं। वे विभिन्न माता-पिता (different parents) से वंशानुक्रम (inherited) में मिले हैं और एक-दूसरे की प्रत्यक्ष प्रतियां (direct copies) नहीं हैं。
प्रत्येक गुणसूत्र के दो बहन क्रोमैटिड्स (two sister chromatids) समसूत्रण और अर्धसूत्रीविभाजन दोनों में अलग-अलग कोशिकाओं (separate cells) में अलग (segregated) हो जाते हैं, लेकिन वे अर्धसूत्रीविभाजन I (meiosis I) के दौरान एक साथ रहते हैं। यह केवल दूसरे अर्धसूत्रीविभाजन (second meiotic division - अर्धसूत्रीविभाजन II - meiosis II) के दौरान होता है कि वे अंततः (finally) अलग (separated) हो जाते हैं और अलग-अलग कोशिकाओं में वितरित (distributed) हो जाते हैं। जैसे ही जुड़े हुए क्रोमैटिड (joined chromatids) अलग होते हैं, उन्हें अब बहनें (sisters) नहीं कहा जाता है क्योंकि वे अब एक-दूसरे से जुड़े (connected) नहीं हैं। इसके बजाय उन्हें अब अनरेप्लिकेटेड क्रोमोसोम (unreplicated chromosomes) कहा जाता है।
समसूत्रण की प्रक्रिया (process) को 6 चरणों (stages) में विभाजित (divided) किया गया है।
इंटरफेज़ में, केवल एक कोशिका (one cell) होती है, लेकिन साइटोकाइनेसिस के बाद दो समान कोशिकाएं (two identical cells) होती हैं। समसूत्रण होने से पहले, कोशिका को कोशिका विभाजन (cell division) के दौरान रासायनिक प्रक्रियाओं (chemical processes) को चलाने (drive) के लिए पर्याप्त ऊर्जा (enough energy) संग्रहीत (store) करने की आवश्यकता (need) होती है। इस समयावधि (period of time) के दौरान, तीव्र सेलुलर गतिविधि (intense cellular activity) होती है। कोशिका आकार (size) में बढ़ती है। विकास चरण (grow phase) की लंबाई (length) कुछ घंटों (few hours) से लेकर कुछ महीनों (few months) के बीच भिन्न (varies) होती है। जब कोशिका में पर्याप्त ऊर्जा संग्रहीत (stored) हो जाती है, तो यह स्वयं (itself) को विभाजित (divide) करने के लिए तैयार (ready) है।
कोशिका चक्र (cell cycle) का इंटरफेज़, या वृद्धि, अवधि (period) चक्र (cycle) के माइटोटिक चरण (mitotic phase) के साथ बदलती (alternates) है। यह वह अवधि है जब कोशिका माइटोटिक विभाजन (mitotic division) से नहीं गुजर रही है। तो यह समसूत्रण का हिस्सा नहीं है। जब यह शुरू (begins) होता है, गुणसूत्र (chromosomes - लाल - red) ने अभी तक दोहराया (replicated) नहीं है (यानी, प्रत्येक गुणसूत्र - chromosome में एक एकल क्रोमैटिड - single chromatid है), लेकिन प्रोफ़ेज़ की शुरुआत (beginning) तक प्रतिकृति (replication) पूरी हो जाती है। इस प्रकार, यहां दिखाया गया चित्र (picture) गुणसूत्रों (chromosomes) का प्रतिनिधित्व (represents) करता है क्योंकि वे प्रतिकृति होने से पहले इंटरफेज़ के पहले चरण (first stage) में होते हैं, G1 चरण (G1 phase - G1 पहले अंतराल के लिए खड़ा है - stands for first gap)। अगले चरण (next stage), S चरण (S phase - संश्लेषण - synthesis) के दौरान, गुणसूत्र दोहराते (replicate) हैं, और तीसरे (third), G2 चरण (G2 phase - G2 दूसरे अंतराल के लिए खड़ा है - stands for second gap) की शुरुआत तक, प्रतिकृति पूरी हो जाती है।
मूल कोशिका (Parent Cell - इंटरफेज़ - Interphase - G1)
इस आरेख (diagram) में गुणसूत्रों को इस तरह दिखाया गया है जैसे कि वे दिखाई (visible) दे रहे थे, बस यह दिखाने के लिए कि उन्होंने प्रतिकृति नहीं की है। हालांकि, G1, S, और G2 के दौरान वे वास्तव में एक प्रकाश माइक्रोस्कोप (light microscope) के तहत दिखाई नहीं देते हैं, क्योंकि वे दोनों असंघनित (uncondensed) हैं और क्योंकि वे अभी भी परमाणु लिफाफे (nuclear membrane) में संलग्न (enclosed) हैं।
प्रोफ़ेज़ समसूत्रण के चार चरणों (four stages) में से पहला है। इस स्तर (stage) के शुरुआती (Early) दौरान गुणसूत्र (chromosomes - आरेख - diagram में लाल - red रंग में दिखाए गए) एक प्रकाश सूक्ष्मदर्शी के साथ दिखाई देते हैं क्योंकि वे संघनित (condense) होते हैं (यानी, जैसे वे छोटे - shorten, कुंडल - coil और मोटे - thicken होते हैं)। साथ ही, धुरी (spindle - पीले तार - yellow strands)
विस्तार के दो केंद्रों (two centers of extension) में से प्रत्येक से बाहर की ओर (outward) विस्तार (extend) करना शुरू करती है। इस स्टार जैसे विन्यास (starlike configuration) को एस्टर (aster) कहा जाता है। पशु कोशिकाओं (animal cells) में सेंट्रीओल्स की एक जोड़ी (one pair of centrioles - आरेख में पीले सिलेंडरों - yellow cylinders से दर्शाया गया है) विस्तार के प्रत्येक केंद्र (each centers of extension) में मौजूद (present) होती है। जैसे-जैसे प्रोफ़ेज़ आगे बढ़ता है, परमाणु झिल्ली (nuclear membrane - सफेद - white) टूटना (break up) और गायब (disappear) होना शुरू हो जाती है। प्रत्येक गुणसूत्र को डुप्लिकेट (duplicated) किया गया है और इसलिए समान आनुवंशिक जानकारी (identical genetic information) वाले दो बहन क्रोमैटिड्स से बना है।
इस दौरान, समसूत्रण का दूसरा चरण (second stage), गुणसूत्र कोशिका के बीच (middle) में, "मेटाफेज प्लेट" ("metaphase plate") नामक एक काल्पनिक विमान (imaginary plane) पर सेंट्रीओल्स (centrioles) के बीच आधे रास्ते (halfway) में पंक्तिबद्ध (line up) होते हैं। स्पिंडल फाइबर (spindle fibers - पीले तार - yellow strands) सेंट्रोमेरेस (centromeres - पीले अंडाकार - yellow ovals के रूप में दिखाया गया है) से जुड़ (attach) जाते हैं।
समसूत्रण के चार चरणों के तीसरे के दौरान, प्रत्येक गुणसूत्र के दो क्रोमैटिड्स (two chromatids) को धुरी (spindle) द्वारा अलग (pulled apart) कर दिया जाता है और कोशिका के विपरीत ध्रुवों (opposite poles) की ओर (यानी, विपरीत सेंट्रीओल्स - opposite centrioles की ओर) खींचा (dragged) जाता है। प्रत्येक गुणसूत्र के हथियारों (arms) को पीछे खींचते (dragging) हुए देखा जा सकता है क्योंकि इसे इसके सेंट्रोमियर द्वारा खींचा जाता है।
नोट (Note): एक क्रोमैटिड कहलाने के लिए, एक क्रोमैटिड को अपनी बहन (sister) से जोड़ा (attached) जाना चाहिए। जब एनाफेज की शुरुआत में गुणसूत्र विभाजित होते हैं, तो बहन क्रोमैटिड (sister chromatids) अब बहनें नहीं हैं क्योंकि वे अब जुड़े नहीं हैं। एक बार जब वे अलग हो जाते हैं, तो उन्हें अनरेप्लिकेटेड क्रोमोसोम कहा जाता है। अनरेप्लिकेटेड क्रोमोसोम नीचे इंटरफेज़ अनुभाग में फिर से आएंगे।
समसूत्रण के चार चरणों में से अंतिम (last), टेलोफ़ेज़ के दौरान, गुणसूत्र ध्रुवों (poles) तक पहुंच गए हैं और परमाणु झिल्ली दिखाई (appear) देने लगती है। पशु कोशिकाओं में टेलोफ़ेज़ के दौरान, एक दरार फरो (cleavage furrow) दिखाई देता है (नीचे दी गई तस्वीर - photo देखें)। समसूत्रण के इस चरण के अंत (end) तक, कोशिका फरो (furrow) द्वारा परिभाषित विमान (plane) के साथ दो में विभाजित हो जाती है। अधिकांश पौधों (most plants) में, एक दरार फरो के बजाय, एक "सेल प्लेट" ("cell plate") बनती है, जो सेल को दो बेटी कोशिकाओं (two daughter cells) में विभाजित (dividing) करती है।
जबकि साइटोकाइनेसिस कोशिका चक्र के चरणों (steps) में से एक है, यह समसूत्रण के चरणों (phases) में से एक नहीं है। यह साइटोप्लाज्म (cytoplasm) का विभाजन (division) है, कैरियोकाइनेसिस (karyokinesis) के विपरीत (opposed), जो नाभिक (nucleus) का विभाजन है (साइटोप्लाज्म - cytoplasm नाभिक के बाहर कोशिका - cell की सभी सामग्री - contents है)। साइटोप्लाज्म का विभाजन समसूत्रण और अर्धसूत्रीविभाजन दोनों में होता है।
समसूत्रण के बाद, कोशिका इंटरफेज़ में लौट (returns) आती है, जो याद करती है, क्रमिक समसूत्रण (successive mitoses) के बीच कोशिका चक्र का विकास चरण (growth stage) है (इंटरफेज़ - interphase वह चरण है जिसके दौरान DNA संश्लेषण - DNA synthesis, या प्रतिकृति - replication होती है)। साइटोकाइनेसिस और कैरियोकिनेसिस अब पूरे (complete) हो गए हैं और दो बेटी कोशिकाएं हैं। परमाणु झिल्ली में सुधार (reformed) हुआ है। गुणसूत्र एक बार फिर से विघटित (decondensed) हो गए हैं और अब एक बरकरार परमाणु झिल्ली (intact nuclear membrane) में फिर से संलग्न (re-enclosed) हैं।
समसूत्रण का महत्व (significance) इसकी बेटी कोशिकाओं का उत्पादन करने की क्षमता (ability) है जो मूल कोशिका के समान (exactly the same) हैं। यह तीन कारणों (three reasons) से महत्वपूर्ण (important) है:
अर्धसूत्रीविभाजन केवल यूकेरियोट्स में होता है। अर्धसूत्रीविभाजन विशिष्ट यौन जीव (typical sexual organism) के जीवन चक्र (life cycle) में किसी बिंदु पर होता है क्योंकि, गुणसूत्र संख्या को एक आधे (one half) से कम (reducing) करके, यह निषेचन (fertilization) के कारण गुणसूत्र संख्या के दोहरीकरण (doubling) की भरपाई (compensates) करता है। जानवरों में, अर्धसूत्रीविभाजन युग्मक (gametes - शुक्राणु - sperm और अंडे - eggs) के उत्पादन के दौरान होता है। पौधों (plants) में, यह तब होता है जब बीजाणु उत्पन्न होते हैं (पौधे युग्मक - plant gametes समसूत्रण - mitosis द्वारा उत्पादित होते हैं)। प्रोकैरियोट्स (Prokaryotes - यानी, आर्किया - archaea और बैक्टीरिया - bacteria) बाइनरी विखंडन के माध्यम से प्रजनन (reproduce) करते हैं।
अर्धसूत्रीविभाजन के आठ चरणों (eight stages) के नाम हैं: प्रोफ़ेज़ I (prophase I), मेटाफ़ेज़ I (metaphase I), एनाफेज I (anaphase I), टेलोफ़ेज़ I (telophase I), प्रोफ़ेज़ II (prophase II), मेटाफ़ेज़ II (metaphase II), एनाफेज II (anaphase II), और टेलोफ़ेज़ II (telophase II)। पहले चार चरण (first four steps - "I" में समाप्त होने वाले) पहले अर्धसूत्रीविभाजन विभाजन (first meiotic division - अर्धसूत्रीविभाजन I - meiosis I) के चरण हैं। अंतिम चार (last four - "II" में समाप्त होने वाले) दूसरे अर्धसूत्रीविभाजन विभाजन (second meiotic division - अर्धसूत्रीविभाजन II - meiosis II) के हैं।
प्रोफ़ेज़ I अर्धसूत्रीविभाजन का पहला चरण है। इस चरण (phase) के दौरान, गुणसूत्र (chromosomes - नीचे दाईं ओर आरेख में लाल रंग में दिखाए गए - shown in red in the diagram, below right) दिखाई देते हैं क्योंकि वे छोटे (shorten), कुंडल (coil) और मोटे (thicken) होते हैं। इसके अलावा, धुरी (spindle - आरेख में पीले तार - yellow strands in diagram) विस्तार के दो केंद्रों (two centers of expansion) से बाहर की ओर विस्तार करना शुरू करती है। पशु कोशिकाओं में इन प्रत्येक केंद्रों (each of these centers) में सेंट्रीओल्स की एक जोड़ी (pair) देखी जा सकती है (पौधों में सेंट्रीओल्स की कमी होती है - plants lack centrioles)। परमाणु झिल्ली (nuclear membrane - सफेद रंग में दिखाया गया है - shown in white) टूट (breaks up) जाती है और गायब (disappears) हो जाती है। प्रत्येक गुणसूत्र समान आनुवंशिक जानकारी वाले दो बहन क्रोमैटिड्स से बना होता है। जानकारी समान (same) है क्योंकि एक बहन क्रोमैटिड (one sister chromatid) दूसरे की नकल करके उत्पन्न होती है। बहन क्रोमैटिड एक सेंट्रोमियर (centromere - नारंगी - orange) से जुड़ते हैं।
प्रत्येक गुणसूत्र जोड़ी (each chromosome pair) के दो सदस्यों (two members) को समरूप गुणसूत्र (homologous chromosomes) या केवल होमोलोग (homologs) कहा जाता है। प्रोफ़ेज़ I के दौरान वे एक टेट्राड (tetrad - या द्विसंयोजक - bivalent) बनाने के लिए अपनी लंबाई (lengths) के साथ जुड़ते हैं (यानी, वे सिनेप्स - synapse करते हैं)। चित्र (drawing) में दिखाए गए दो टेट्राड (two tetrads) में से प्रत्येक को दो एक्स-आकार के गुणसूत्रों (two x-shaped chromosomes) के रूप में दर्शाया (represented) गया है जो उनकी लंबाई के साथ संरेखित (aligned) होते हैं और एक दूसरे (each other) से जुड़े होते हैं। यह एक सरलीकृत आरेख (simplified diagram) है, वास्तविक स्थिति (actual situation) अधिक जटिल (complicated) है:
प्रोफ़ेज़ I अब तक अर्धसूत्रीविभाजन का सबसे जटिल चरण (complicated phase) है। समसूत्रण की तुलना में यह अर्धसूत्रीविभाजन में बहुत लंबा है। इस स्तर के दौरान, सजातीय गुणसूत्र अपनी लंबाई के साथ जुड़ते हैं (सिनेप्स - synapse) और DNA का आदान-प्रदान (exchange) करते हैं। प्रोफ़ेज़ I को स्वयं पांच उप-चरणों (five substages) में विभाजित किया गया है जिन्हें नीचे समझाया (explained) और आरेखित (diagrammed) किया गया है।
गुणसूत्र परमाणु झिल्ली (nuclear membrane - आरेख में भूरे रंग की सीमा के साथ एक तन चक्र के रूप में दिखाया गया है - shown in the diagram at right as a tan circle with a brown border) के भीतर दिखाई (appeared) दिए हैं, लेकिन अभी तक पूरी तरह से संघनित (fully condensed) नहीं हुए हैं। आरेख में पैतृक मूल (paternal origin) के दो गुणसूत्र (two chromosomes) लाल (red) रंग में दर्शाए (indicated) गए हैं, मातृ मूल (maternal origin) के गुणसूत्र, नीले (blue) रंग में। प्रत्येक DNA का एक पतला धागा (thin thread - लेप्टो - lepto ग्रीक के लिए पतला - thin है और -टीन - -tene ग्रीक के लिए रिबन - ribbon या बैंड - band है) जिसके साथ स्थानीय कोइलिंग (local coiling - क्रोमोमेरेस - chromomeres) के स्पष्ट रूप से परिभाषित मोतियों (defined beads) को देखा जा सकता है। गुणसूत्र, जबकि उनके पास यह तंतुमय रूप (thread-like form) (threadlike form) है, क्रोमैटोनेमाटा (chromatonemata - सिंग. क्रोमोनेमा - sing. chromonema; -नेमा - -nema धागे के लिए ग्रीक है) कहलाते हैं। गुणसूत्र एकल (single) दिखाई देते हैं क्योंकि बहन क्रोमैटिड अभी भी एक-दूसरे से इतने कसकर (tightly) बंधे (bound) हैं कि उन्हें अलग से (separately) नहीं देखा जा सकता है। इस स्तर के दौरान प्रत्येक गुणसूत्र के दोनों छोर (both ends - टेलोमेरेस - telomeres) मुड़ (turned) जाते हैं, और संभवतः जुड़े होते हैं, परमाणु झिल्ली के उसी क्षेत्र (same region) की ओर। लेप्टोटीन को निम्न के रूप में भी जाना जाता है
(1) लेप्टोनिमा (leptonema); और के रूप में
(2) गुलदस्ता मंच (bouquet stage) क्योंकि सभी टेलोमेरेस (telomeres) परमाणु झिल्ली से एक स्थान (one spot) पर संपर्क (contact) करते हैं ताकि लूप वाले गुणसूत्र (looped chromosomes) फूलों की पंखुड़ियों (flower petals) की तरह उस बिंदु (point) से गुब्बारा (balloon out) बन जाएं।
इस स्तर के दौरान, सजातीय गुणसूत्र (homologous chromosomes - या संक्षेप में होमोलोग्स - homologs for short) अनुमानित संरेखण (approximate alignment) में आकर एकजुट (unite - सिनेप्स - synapse) होना शुरू करते हैं (ज़ाइगो - zygo- संघ - union, फ़्यूज़िंग - fusing, या योकिंग - yoking के लिए ग्रीक है)। सिनेप्सिस (Synapsis), संलयन (fusion) की प्रक्रिया जो सजातीय गुणसूत्रों के बीच होती है, गुणसूत्रों के साथ विभिन्न बिंदुओं (various points) पर शुरू होती है और पूर्ण होने तक जिपर-फैशन (zipper-fashion), बाहर की ओर फैली (extends) होती है। जब सिनेप्सिस समाप्त (finished) हो जाता है, तो जुड़े (fused) सजातीय गुणसूत्र प्रकाश माइक्रोस्कोप के तहत एकल गुणसूत्र (single chromosomes) की तरह दिखते हैं। ये गुणसूत्र जो एकल दिखते हैं, लेकिन जो वास्तव में दोहरे (double) होते हैं, उन्हें द्विसंयोजक (bivalents) कहा जाता है। इंटरफ़ेस (interface) जहां दो सजातीय गुणसूत्र (two homologous chromosomes - संक्षेप में "होमोलोग" - "homologs" for short) एकजुट (unite) होते हैं, उन्हें सिनैप्टोनेमल कॉम्प्लेक्स (synaptonemal complex) कहा जाता है, जिसे इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (electron microcope) के तहत देखा जा सकता है
प्रारंभिक जाइगोटीन (early zygotene) के आरेख में (ऊपर दाएं - above right), जिन क्षेत्रों (regions) में पैतृक (paternal) और मातृ होमोलोग्स (maternal homologs) जुड़े हैं उन्हें बैंगनी (purple) रंग में दिखाया गया है। अगले आरेख (next diagram) में, देर से जाइगोटिन (late zygotene) का प्रतिनिधित्व (representing) करते हुए, दोनों होमोलोग जोड़े (homolog pairs) अपनी पूरी लंबाई (entire lengths) में जुड़े हुए हैं (इसलिए वे पूरी तरह से बैंगनी - entirely in purple रंग में दिखाए गए हैं)।
एक बार होमोलोग (homolog) जोड़े सिनेप्स (synapse) हो जाते हैं तो उन्हें टेट्राड (tetrads - प्रत्येक में चार क्रोमैटिड होते हैं - each has four chromatids; टेट्रा ग्रीक के लिए चार है - tetra is Greek for four) या द्विसंयोजक कहा जाता है। द्विसंयोजक (Bivalent) पसंदीदा शब्द (preferred term) है, लेकिन टेट्राड (tetrad), फिर भी, अधिकांश परिचयात्मक जीव विज्ञान कक्षाओं (most introductory biology classes) में अधिक सामान्यतः (commonly) उपयोग किया जाने वाला शब्द (word) है। बीवैलेंट बेहतर विकल्प (better choice) है क्योंकि अन्य स्थितियों (other situations) के लिए समान नाम (equivalent names) हैं। उदाहरण के लिए, एक अनफ्यूज्ड होमोलोग (unfused homolog) को यूनिवैलेंट (univalent) कहा जाता है। तीन फ्यूज्ड होमोलोग्स (Three fused homologs), पौधों में एक आम स्थिति (common situation), त्रिसंयोजक (trivalent) आदि कहलाती है।
पैकिटीन (pachytene) के दौरान प्रत्येक गुणसूत्र (each chromosome) के दो बहन क्रोमैटिड एक दूसरे से अलग (separate) होते हैं। यह गुणसूत्रों को मोटा (thicker) बनाता है (पाची - pachy- ग्रीक के लिए मोटा - thick है)। इस बिंदु पर होमोलोग अभी भी जोड़े (paired) हुए हैं। गैर-बहन क्रोमैटिड्स (Non-sister chromatids) पूरे पैकीटीन में संपर्क में रहते हैं और DNA का एक प्रकार का स्थानीयकृत टूटना (localized breakage) होता है, जिसके बाद उनके बीच DNA का आदान-प्रदान (exchanges) होता है। इस प्रक्रिया को "क्रॉसिंग ओवर" ("crossing over") कहा जाता है। क्रॉसिंग ओवर (Crossing over) "क्रॉस-ओवर क्रोमैटिड्स" ("cross-over chromatids") का उत्पादन (produces) करता है, जिनमें से प्रत्येक DNA के अलग-अलग ब्लॉक (distinct blocks of DNA) से बना होता है, कुछ ब्लॉक (some blocks) माँ (mother) से प्राप्त होते हैं, अन्य पिता (father) से।
इस स्तर की शुरुआत में प्रत्येक गुणसूत्र का प्रत्येक क्रोमैटिड (each chromatid) अभी भी उस गुणसूत्र/होमोलोग (chromosome/s homolog) के एक क्रोमैटिड से जुड़ा हुआ है (याद रखें कि बहन क्रोमैटिड - sister chromatids पहले से ही इस बिंदु पर अलग - separate हैं)। जैसे-जैसे डिप्लोटीन (diplotene) आगे बढ़ता है, ये शुरू में जुड़े गैर-बहन क्रोमैटिड (fused non-sister chromatids) एक-दूसरे से अलग होने लगते हैं। हालांकि, वे पूरी तरह से (completely) अलग नहीं हो सकते क्योंकि वे अभी भी प्रत्येक बिंदु (each of the points) पर DNA के दो किस्सों (two strands of DNA) से जुड़े हुए हैं जहां आदान-प्रदान हुआ था। प्रत्येक क्रॉस-ओवर साइट (cross-over site) पर, दो तार (two strands) एक एक्स-आकार की संरचना (x-shaped structure) बनाते हैं जिसे चियास्मा (chiasma - pl. चियास्माटा - chiasmata) कहा जाता है। फिर चियास्माटा (chiasmata) क्रोमैटिड्स के सिरों (ends) की ओर बढ़ने (moving) लगता है। सिरों की ओर फिसलने (sliding) की इस प्रक्रिया को टर्मिनलाइज़ेशन (terminalization) कहते हैं।
ओओसाइट्स (oocytes) में, डिप्लोटीन का एक विशेष, अत्यंत लंबे समय तक रूप (extremely prolonged form) होता है जिसे डिक्टियोटीन (dictyotene) कहा जाता है। प्राथमिक ओओसीट (primary oocyte) देर से भ्रूण के जीवन (late fetal life) के दौरान प्रोफ़ेज़ I के पहले तीन उप-चरणों (first three of the substages - लेप्टोटीन - leptotene, जाइगोटीन - zygotene और पैकीटीन - pachytene) से गुजरता है। यह प्रक्रिया यौवन (puberty) या उसके बाद (thereafter) तक डिप्लोटीन के दौरान निलंबित (suspended) रहती है। इसलिए, ओओसाइट्स में डिक्टियोटीन (dictyotene - और परिणामस्वरूप प्रोफ़ेज़ I - prophase I) महीनों या वर्षों (months or even years) तक रह सकता है, जो प्रश्न में जीव के प्रकार (type of organism) पर निर्भर (depending) करता है।
इस दौरान, प्रोफ़ेज़ I के अंतिम चरण (last stage), न्यूक्लियोलस (nucleolus) गायब हो जाता है, टर्मिनलाइज़ेशन पूरा (completion) हो जाता है, और गुणसूत्र कसकर कुंडल होते हैं, और इसलिए छोटे (shorter) और मोटे हो जाते हैं। परमाणु लिफाफा (nuclear envelope) गायब होने लगता है।
(अधिक विवरण देखने के लिए यहां क्लिक करें - click here to see more details)। ध्यान दें कि क्रोमोसोम पेयर (chromosome pair) बनाने वाले दो होमोलोग्स (two homologs) के आनुवंशिक रूप से समान (genetically identical) होने की उम्मीद नहीं है, जैसा कि बहन क्रोमैटिड्स के मामले में होता है, क्योंकि वे एक दूसरे की प्रत्यक्ष प्रतियां नहीं हैं और वे अलग-अलग माता-पिता से वंशानुक्रम में मिले हैं।
जब प्रोफ़ेज़ के दौरान गुणसूत्र सिनेप्स होते हैं, तो प्रत्येक गुणसूत्र में प्रत्येक जीन (each gene) को उस गुणसूत्र के होमोलोग (chromosome's homolog) पर एक ही जीन (same gene) के संपर्क में लाया जाता है। सिनेप्सिस की इस प्रक्रिया के दौरान, प्रत्येक जोड़ी (each pair) के दो होमोलोग क्रॉसिंग ओवर के रूप में जानी जाने वाली प्रक्रिया में DNA के खंडों (segments) का आदान-प्रदान करते हैं। नतीजतन, प्रत्येक गुणसूत्र पर जीन संयोजन (gene combinations) को बदला जा सकता है। (उदाहरण के लिए, मान लें कि एक होमोलोग में शुरू में भूरी आंखों (brown eyes) और भूरे बालों (brown hair) के लिए जीन (genes) थे। क्रॉस करने के बाद, इसमें नीली आंखों (blue eyes) और भूरे बालों के लिए जीन हो सकते हैं, जहां नीली आंखों के लिए जीन (gene) अपने होमोलोग से लिया गया था।
जबकि प्रोफ़ेज़ I आगे बढ़ रहा है, धुरी के विस्तार के दो केंद्र (spindle's two centers of expansion) कोशिका के विपरीत सिरों (opposite ends of the cell - यानी "ध्रुवों" - "poles" तक) पर चले जाते हैं और स्पिंडल लंबी हो जाती है और "मेटाफेज प्लेट" ("metaphase plate") की ओर फैली होती है, एक काल्पनिक विमान जो कोशिका के मध्य विमान (middle plane) को परिभाषित (defining) करता है, सेंट्रीओल जोड़े (centriole pairs) के बीच आधे रास्ते में। टेट्राड (tetrads) मेटाफेज प्लेट (metaphase plate) की ओर भी जाते हैं।
पहले अर्धसूत्रीविभाजन (first meiotic division) के दूसरे चरण (second phase), मेटाफ़ेज़ I में, टेट्राड सेल के ध्रुवों के बीच आधे रास्ते में "मेटाफेज प्लेट" ("metaphase plate") पर संरेखित (align) होते हैं। इसके बाद, स्पिंडल फाइबर (spindle fibers) प्रत्येक गुणसूत्र के सेंट्रोमेरेस (centromeres) से जुड़ जाते हैं। प्रत्येक बहन क्रोमैटिड (sister chromatid) जोड़ी के दोनों स्पिंडल फाइबर अटैचमेंट (spindle fiber attachment) बिंदु (किनेटोचोर्स - kinetochores) एक ही ध्रुव (same pole) की ओर मुड़े होते हैं। नतीजतन, दोनों काइनेटोचोर्स (kinetochores) एक ही ध्रुव से धुरी फाइबर से जुड़ते हैं। यह अर्धसूत्रीविभाजन और समसूत्रण के बीच एक बड़ा अंतर (major difference) है। यह अर्धसूत्रीविभाजन, एनाफेज I के अगले चरण के दौरान प्रत्येक गुणसूत्र जोड़ी के दो सदस्यों को एक दूसरे से अलग करने का कारण बनता है (माइटोटिक मेटाफ़ेज़ - mitotic metaphase में, प्रत्येक बहन क्रोमैटिड - sister chromatid जोड़ी के दो किनेटोचोर - kinetochores विपरीत ध्रुवों - opposite poles से धुरी फाइबर - spindle fibers से जुड़ते हैं, इसलिए प्रत्येक क्रोमैटिड - chromatid अपनी बहन - sister से अलग - separates हो जाता है एनाफेज - anaphase के दौरान)।
तीसरे चरण (third stage), एनाफेज I में, कोशिका लंबी हो जाती है क्योंकि यह विभाजन की प्रक्रिया (process of division) शुरू करती है। प्रत्येक गुणसूत्र जोड़ी के होमोलोग विपरीत ध्रुवों की ओर बढ़ते हैं, स्पिंडल उपकरण (spindle apparatus) के सूक्ष्मनलिकाएं (microtubles) द्वारा खींचे जाते हैं (यह समसूत्रण - mitosis के विपरीत - contrasts है, जहां प्रत्येक होमोलोग - homolog से बहन क्रोमैटिड्स - sister chromatids अलग होते हैं और विपरीत ध्रुवों - opposite poles की ओर बढ़ते हैं)।
इसमें, अर्धसूत्रीविभाजन के चौथे चरण (fourth stage), गुणसूत्र ध्रुवों तक पहुंचते हैं। प्रत्येक ध्रुव (each pole) पर, अब, गुणसूत्रों का एक पूरा अगुणित सेट (complete haploid set) है (लेकिन प्रत्येक गुणसूत्र - each chromosome में अभी भी दो बहन क्रोमैटिड - two sister chromatids हैं)। टेलोफ़ेज़ I के दौरान, एक क्लीवेज फरो दिखाई देता है। इस चरण के अंत तक कोशिका फरो द्वारा परिभाषित (defined) विमान के साथ दो में विभाजित हो जाती है। साइटोप्लाज्म के इस अलगाव (separation) को साइटोकाइनेसिस कहा जाता है। कुछ जीवों (organisms) में परमाणु झिल्ली इस बिंदु पर संक्षेप (briefly) में फिर से प्रकट (reappears) होती है (इस मध्यवर्ती चरण - intermediate stage को इंटरकिनेसिस - interkinesis कहा जाता है), लेकिन अन्य में बेटी कोशिकाएं तुरंत (immediately) दूसरे मेयोटिक विभाजन (second meiotic division) की तैयारी (prepare) शुरू कर देती हैं।
साइटोकाइनेसिस अर्धसूत्रीविभाजन या समसूत्रण के चरणों या चरणों में से एक नहीं है। यह विभाजन की प्रक्रिया है जिससे साइटोप्लाज्म गुजरता है जब इसे बेटी कोशिकाओं में वितरित किया जाता है (कैरियोकाइनेसिस - karyokinesis के विपरीत, जो नाभिक का विभाजन - division of the nucleus है)। साइटोप्लाज्म नाभिक के अलावा कोशिका की सभी सामग्री (contents) है। साइटोप्लाज्म नाभिक के बाहर स्थित होता है और प्लाज्मा झिल्ली (plasma membrane) से घिरा होता है। साइटोप्लाज्म के तरल भाग (liquid portion) को साइटोसोल (cytosol) कहा जाता है।
कई जीवों में, अर्धसूत्रीविभाजन I के बाद, बेटी कोशिकाएं तुरंत दूसरे मेयोटिक विभाजन की तैयारी शुरू कर देती हैं। हालांकि, अन्य में, परमाणु झिल्ली टेलोफ़ेज़ I और प्रोफ़ेज़ II के बीच फिर से प्रकट होती है, और आराम (rest) की अवधि होती है। यह अवधि, जिसके दौरान झिल्ली (membrane) फिर से दिखाई देती है, इंटरकिनेसिस कहलाती है। प्रत्येक गुणसूत्र अभी भी दो क्रोमैटिड से बना है।
प्रोफ़ेज़ II पहले अर्धसूत्रीविभाजन द्वारा उत्पादित दो बेटी कोशिकाओं से शुरू होता है। प्रोफ़ेज़ I की तरह, गुणसूत्र संघनित (condensed) होते हैं और अभी तक धुरी उपकरण से जुड़े नहीं होते हैं। यदि कोई इंटरकिनेसिस था, तो इस स्तर के दौरान परमाणु झिल्ली (nuclear membranes) फिर से टूटने (break down) लगती है। सेंट्रीओल्स ने प्रतिकृति की है और ध्रुवों की ओर बढ़ रहे हैं。
मेटाफ़ेज़ II में गुणसूत्र पहले मेयोटिक विभाजन द्वारा उत्पादित दो बेटी कोशिकाओं में से प्रत्येक के भूमध्य रेखा (equator - "मेटाफेज प्लेट" - "metaphase plate") पर जाते हैं। इस बार, मेटाफ़ेज़ I के विपरीत (unlike), प्रत्येक सेंट्रोमियर (each centromere) के दो किनेटोचोर (two kinetochores) विपरीत ध्रुवों से स्पिंडल फाइबर से जुड़ते हैं
अर्धसूत्रीविभाजन के सातवें चरण (seventh stage), एनाफेज II (anaphase II - दूसरे विभाजन का तीसरा चरण - third stage of the second division) के दौरान, प्रत्येक गुणसूत्र के बहन क्रोमैटिड अलग होते हैं और विपरीत ध्रुवों की ओर बढ़ते हैं।
टेलोफ़ेज़ II के दौरान, बहन क्रोमैटिड विपरीत ध्रुवों तक पहुंचती हैं, साइटोकाइनेसिस होता है, अर्धसूत्रीविभाजन I द्वारा उत्पादित दो कोशिकाएं (two cells) चार अगुणित बेटी कोशिकाओं (four haploid daughter cells) को बनाने के लिए विभाजित होती हैं, और परमाणु झिल्ली (nuclear membranes - आरेख में सफेद - white in the diagram) सुधार (reform) होती है।
एक प्रजाति का दीर्घकालिक अस्तित्व (long term survival) बदलते परिवेश (changing environment) के अनुकूल (adapt) होने की क्षमता पर निर्भर (depends) करता है। ऐसा करने के लिए संतानों को अपने माता-पिता और एक-दूसरे से अलग होने की आवश्यकता होती है। ये तीन तरीके (three ways) हैं जिनमें अर्धसूत्रीविभाजन के कारण विविधता (variety) होती है।
| विशेषता (Feature) | अर्धसूत्रीविभाजन | समसूत्रण |
|---|---|---|
| परिभाषा (Definition) | सेलुलर प्रजनन (cellular reproduction) का एक प्रकार (type) जिसमें एक द्विगुणित कोशिका (diploid cell) में सजातीय गुणसूत्रों के अलग होने के माध्यम से गुणसूत्रों की संख्या (number) आधे से कम (reduced by half) हो जाती है। | अलैंगिक जनन की एक प्रक्रिया जिसमें कोशिका दो में विभाजित होकर गुणसूत्रों की समान संख्या (equal number) के साथ एक प्रतिकृति (replica - सटीक प्रति - exact copy) का उत्पादन करती है (एक कोशिका दो बन जाती है - One cell becomes two) |
| समारोह (Function) | सेलुलर प्रजनन (Cellular Reproduction - कोशिका विभाजन - cell division जिसके दौरान कोशिका का नाभिक विभाजित होता है - cell nucleus divides) | विकास, मरम्मत, अलैंगिक जनन |
| प्रजनन का प्रकार (Type of Reproduction) | यौन (Sexual) | अलैंगिक (Asexual) |
| द्वारा खोजा गया (Discovered by) | ऑस्कर हर्टविग (Oscar Hertwig) | वाल्थर फ्लेमिंग (Walther Flemming) |
| बनाता है (Creates) | केवल सेक्स कोशिकाएं (Sex cells only) | सेक्स कोशिकाओं (sex cells) के अलावा सब कुछ बनाता है (दैहिक कोशिकाएं - Somatic Cells) |
| में होता है (Occurs in) | मनुष्य (Humans), जानवर, पौधे | सभी जीव (all organisms) |
| पैदा करता है | चार अगुणित बेटी कोशिकाएं | दो द्विगुणित बेटी कोशिकाएं (two diploid daughter cells) |
| आनुवंशिक रूप से | अलग | समान |
| कदम | इंटरफेज़ द्वारा आगे बढ़ा गया (Proceded by Interphase) | इंटरफेज़ द्वारा आगे बढ़ा गया |
| गुणसूत्र संख्या | आधे से कम (Reduced by half - सजातीय जोड़े अलग - homologous pairs seperate) | वही रहता है (Remains the same) |
| विभाजन की संख्या (Number of Divisons) | 2 परमाणु (nuclear) और साइटोप्लाज्मिक विभाजन (cytoplasmic divisions) | साइटोकाइनेसिस में नाभिक का 1 विभाजन (1 division of the nucleus) |
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