Minden sejt akkor kezdi meg életét, amikor elválik az anyasejttől, és befejezi létezését, lehetővé téve leánysejtek megjelenését. A természet egynél több módot kínál magjuk felosztására, szerkezetüktől függően.
Sejtosztódási módszerek
A nukleáris osztódás a sejttípustól függ:
- Bináris hasadás (prokariótákban található).
- Amitózis (közvetlen osztódás).
- Mitózis (eukariótákban található).
- Meiosis (a csírasejtek osztódására tervezték).
A magosztódás típusait a természet határozza meg, és megfelelnek a sejt szerkezetének és a makroorganizmusban vagy önmagában betöltött funkciójának.
Bináris hasadás
Ez a típus a leggyakoribb a prokarióta sejtekben. Ez a körkörös DNS-molekula megkétszerezéséből áll. A mag bináris hasadását azért nevezik így, mert az anyasejtből két egyforma méretű leánysejt jelenik meg.
Miután a genetikai anyag (DNS vagy RNS molekula) megfelelő módon elkészült, azaz megkétszereződött, a sejtf altól kezdődikkeresztirányú septum képződik, amely fokozatosan leszűkíti és két nagyjából egyforma részre osztja a sejt citoplazmáját.
A második hasadási folyamatot bimbózásnak vagy egyenetlen bináris hasadásnak nevezik. Ebben az esetben a sejtfal helyén egy kiemelkedés jelenik meg, amely fokozatosan növekszik. Miután a "vese" és az anyasejt mérete megegyezik, szétválnak. És a sejtfal egy része újra szintetizálódik.
Amitózis
Ez a nukleáris felosztás hasonló a fent leírtakhoz, azzal a különbséggel, hogy nincs genetikai anyag megkettőződése. Ezt a módszert először Remak biológus írta le. Ez a jelenség kórosan megváltozott sejtekben fordul elő (tumordegeneráció), és a májszövet, a porc és a szaruhártya fiziológiai normája is.
A magosztódás folyamatát amitózisnak nevezzük, mert a sejt megtartja funkcióit, és nem veszíti el azokat, mint a mitózis során. Ez magyarázza a sejtekben rejlő kóros tulajdonságokat ezzel az osztódási módszerrel. Ráadásul a közvetlen magosztódás hasadási orsó nélkül megy végbe, így a kromatin a leánysejtekben egyenetlenül oszlik el. Ezt követően az ilyen sejtek nem tudják használni a mitotikus ciklust. Néha az amitózis többmagvú sejtek képződését eredményezi.
Mitózis
Ez egy közvetett maghasadás. Leggyakrabban az eukarióta sejtekben található. A fő különbség e folyamat között az, hogy a leánysejtek és az anyasejt azonos számú kromoszómát tartalmaznak. Ezáltala szükséges sejtszám megmarad a szervezetben, és a regenerációs és növekedési folyamatok is lehetségesek. Flemming volt az első, aki leírta a mitózist egy állati sejtben.
A magosztódás folyamata ebben az esetben interfázisra és közvetlen mitózisra oszlik. Az interfázis a sejt nyugalmi állapota az osztódások között. Több fázisra osztható:
1. Szintetikus időszak - a sejt növekszik, fehérjék és szénhidrátok halmozódnak fel benne, az ATP (adenozin-trifoszfát) aktívan szintetizálódik.
2. Szintetikus periódus – A genetikai anyag megduplázódik.
3. Szintetikus utáni időszak - a sejtelemek megduplázódnak, megjelennek a fehérjék, amelyek az osztódási orsót alkotják.
Mitózis fázisok
Eukarióta sejt magjának osztódása egy olyan folyamat, amely egy további organellum - a centroszóma - képződését igényli. A sejtmag mellett található, és fő funkciója egy új organellum - az osztódási orsó - kialakítása. Ez a szerkezet segít a kromoszómák egyenletes elosztásában a leánysejtek között.
A mitózisnak négy fázisa van:
1. Profázis: A sejtmagban a kromatin kromatidákká kondenzálódik, amelyek a centroméra közelében összegyűlve páronként kromoszómákat képeznek. A sejtmagok szétesnek, és a centriolok a sejt pólusaira költöznek. Hasadási orsó keletkezik.
2. Metafázis: A kromoszómák a sejt közepén átmenő vonalban sorakoznak fel, és a metafázis lemezt alkotják.
3. Anafázis: A kromatidák a sejt közepétől a pólusok felé mozognak, majd a centromer ketté válik. Ilyenmozgás lehetséges az osztóorsónak köszönhetően, amelynek fonalai összehúzzák és különböző irányba feszítik a kromoszómákat.
4. Telofázis: Leánymagok képződnek. A kromatidák ismét kromatinná alakulnak, kialakul a mag, és benne - a magok. Minden a citoplazma osztódásával és a sejtfal kialakulásával végződik.
Endomitózis
A genetikai anyag növekedését, amely nem jár magválással, endomitózisnak nevezzük. Növényi és állati sejtekben található. Ebben az esetben a citoplazma és a sejtmag héja nem roncsolódik, hanem a kromatin kromoszómákká alakul, majd ismét despiralizálódik.
Ez a folyamat megnövelt DNS-tartalmú poliploid magokat hoz létre. Hasonló fordul elő a vörös csontvelő kolóniaképző sejtjeiben. Ezenkívül vannak olyan esetek, amikor a DNS-molekulák mérete megduplázódik, miközben a kromoszómák száma változatlan marad. Ezeket politénnek hívják, és a rovarsejtekben találhatók.
A mitózis jelentése
A mitotikus nukleáris osztódás az állandó kromoszómakészlet fenntartásának egyik módja. A leánysejtek ugyanazt a génkészletet tartalmazzák, mint az anya, és az abban rejlő összes jellemzőt. Mitózis szükséges:
- egy többsejtű szervezet növekedése és fejlődése (a csírasejtek fúziójából);
- sejtek mozgatása az alsó rétegekből a felsőkbe, valamint a vérsejtek (eritrociták, leukociták, vérlemezkék) pótlása;
- a sérült szövetek helyreállítása (egyes állatoknál a regenerációs képességa túlélés szükséges feltétele, például tengeri csillag vagy gyík);
- növények és egyes állatok (gerinctelenek) ivartalan szaporodása.
Meiosis
A csírasejtek nukleáris osztódásának mechanizmusa némileg eltér a szomatikustól. Ennek eredményeként olyan sejteket kapnak, amelyek feleannyi genetikai információval rendelkeznek, mint elődeik. Erre azért van szükség, hogy a test minden sejtjében állandó számú kromoszóma maradjon fenn.
A meiózis két szakaszban zajlik:
- csökkentési szakasz;
- egyenlítési szakasz.
A folyamat helyes lefutása csak egyenletes kromoszómakészlettel rendelkező sejtekben lehetséges (diploid, tetraploid, hexaproid stb.). Természetesen továbbra is lehetséges a meiózis a páratlan kromoszómakészlettel rendelkező sejtekben, de előfordulhat, hogy az utódok nem lesznek életképesek.
Ez a mechanizmus biztosítja a sterilitást a fajok közötti házasságokban. Mivel a nemi sejtek különböző kromoszómakészleteket tartalmaznak, ez megnehezíti számukra az egyesülést, és életképes vagy termékeny utódokat hoznak létre.
A meiózis első osztódása
A fázisok neve megismétli a mitózisban lévőket: profázis, metafázis, anafázis, telofázis. De számos jelentős különbség van.
1. Profázis: a kettős kromoszómák sorozatát hajtják végre, öt szakaszon (leptoten, zigotén, pachytén, diplotén, diakinézis) áthaladva. Mindez a ragozásnak és a keresztezésnek köszönhetően történik.
A konjugáció homológ kromoszómák összehozása. A leptoten között képződnekvékony szálak, majd a zigotánban a kromoszómák páronként kapcsolódnak össze, és ennek eredményeként négy kromatid struktúrája keletkezik.
A keresztezés a kromatidok metszeteinek keresztcseréjének folyamata testvér vagy homológ kromoszómák között. Ez a pachytene szakaszában fordul elő. A kromoszómák kereszteződései (chiasmata) képződnek. Egy személynek harmincöt-hatvanhat ilyen cseréje lehet. Ennek a folyamatnak az eredménye a keletkező anyag genetikai heterogenitása, vagy a csírasejtek változékonysága.
A diplotén stádium elérkezésekor négy kromatid komplexei lebomlanak, és a testvérkromoszómák taszítják egymást. A diakinézis befejezi a profázisból a metafázisba való átmenetet.
2. Metafázis: A kromoszómák a sejt egyenlítője közelében sorakoznak.
3. Anafázis: A még mindig két kromatidából álló kromoszómák a sejt pólusai felé távolodnak egymástól.
4. Telofázis: Az orsó lebomlik, így két haploid sejt keletkezik kétszer annyi DNS-sel.
A meiózis második osztódása
Ezt a folyamatot "meiózis mitózisnak" is nevezik. A két fázis közötti pillanatban nem történik DNS-kettőzés, és a sejt ugyanazzal a kromoszómakészlettel lép be a második profázisba, mint az 1. telofázis után.
1. Profázis: a kromoszómák kondenzálódnak, a sejtközpont elválik (maradványai a sejt pólusai felé oszlanak el), a magburok megsemmisül és egy osztódási orsó alakul ki, amely az első osztódástól merőlegesen helyezkedik el az orsóra.
2. Metafázis: a kromoszómák az egyenlítőn helyezkednek el, kialakulnakmetafázis lemez.
3. Anafázis: A kromoszómák kromatidákra osztódnak, amelyek eltávolodnak egymástól.
4. Telofázis: a leánysejtekben mag képződik, a kromatidák despiralizálódnak kromatinná.
A második fázis végén az egyik szülősejtből négy leánysejtünk van, fél kromoszómakészlettel. Ha a meiózis a gametogenezissel (vagyis a csírasejtek képződésével) összefüggésben következik be, akkor az osztódás hirtelen, egyenetlen, és egy sejt haploid kromoszómakészlettel és három redukciós testtel jön létre, amelyek nem hordozzák a szükséges genetikai információkat. Szükségesek, hogy a szülősejt genetikai anyagának csak a fele maradjon meg a petesejtben és a spermiumban. Ezenkívül a nukleáris felosztásnak ez a formája biztosítja a gének új kombinációinak megjelenését, valamint a tiszta allélok öröklődését.
A protozoonokban létezik a meiózis egy változata, amikor az első fázisban csak egy osztódás történik, a másodikban pedig átkelés. A tudósok azt sugallják, hogy ez a forma a normál meiózis evolúciós előfutára a többsejtű szervezetekben. A maghasadásnak lehetnek más módjai is, amelyekről a tudósok még nem tudnak.
