Sisältö
- TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
- prophase
- Metaphase
- Anaphase
- Telophase
- sytokineesiin
- interphase
- Solutyypit
- Mitoosi vs. meioosi
- Miksi solut jakautuvat
- Mitoosin vaiheet
Jokainen elävä olento koostuu soluista. Jokainen ihminen aloittaa elämänsä hedelmöitettynä ihmisen alkiona, jossa on yksi solu, ja aikuisuutena on kehittynyt viiteen biljoonaan soluun, mitoosiksi kutsutun solujakautumisprosessin ansiosta. Mitoosi esiintyy aina kun tarvitaan uusia soluja. Ilman sitä kehosi solut eivät voisi replikoitua, ja sellaista elämää kuin tiedät, jota ei olisi olemassa.
TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
Mitoosi on solunjakautumisprosessi, jossa yksi solu jakautuu kahteen geneettisesti identtiseen tytärsoluun.Mitoosin viisi vaihetta ovat interfaasi, profaasi, metafaasi, anafaasi ja teofaasi.
prophase
Mitoosi alkaa profaasilla, joka tapahtuu alkuperäisen valmisteluvaiheen jälkeen, joka tapahtuu vaiheiden välisen vaiheen aikana - "lepo" vaihe solujakaumien välillä.
Varhaisessa vaiheessa solu alkaa hajottaa joitain rakenteita ja luoda muita, valmistautuen kromosomien jakautumiseen. Vaiheidenväliset kromosomit tiivistyvät, mikä tarkoittaa, että ne tiivistyvät ja tiiviisti haavoittuvat. Ydinvaippa hajoaa ja jakavan solun reunoille muodostuu mitoottisena karana tunnettu laite. Kara muodostuu vahvoista proteiineista, joita kutsutaan mikrotubuluksiksi, jotka ovat osa solujen "luurankoa" ja johtavat solun jakautumista pidennyksen kautta. Kara jatkuu asteittain vaiheessa. Sen tehtävänä on järjestää kromosomit ja siirtää niitä mitoosin aikana.
Profaasivaiheen loppua kohti ydinvaippa hajoaa ja mikrotubulukset ulottuvat jokaisesta solun navasta solujen päiväntasaajaan. Kinetokorit, erikoistuneet alueet kromosomien sentromeereissä - DNA-alueet, joissa sisarkromatidit ovat tiiviimmin yhteydessä toisiinsa - kiinnittyvät tyyppiseen mikrotubulukseen, jota kutsutaan kinetochorekuituiksi. Nämä kuidut ovat vuorovaikutuksessa kara-polaarikuitujen kanssa, jotka yhdistävät kinetokorit polaarisiin kuituihin, mikä rohkaisee kromosomeja siirtymään kohti solun keskustaa. Tätä prosessin osaa kutsutaan joskus prometafaasiksi, koska se tapahtuu välittömästi ennen metafaasia.
Metaphase
Metafaasivaiheen alussa kondensoituneiden kromosomiparien linjat kulkevat pitkänomaisen solun päiväntasaajaa pitkin. Koska ne ovat tiivistyneitä, ne voivat liikkua helpommin ilman takertuvansa.
Jotkut biologit tosiasiallisesti erottavat metafaasin kahteen vaiheeseen: prometafaasi ja todellinen metafaasi.
Prometafaasin aikana ydinmembraani katoaa kokonaan. Sitten todellinen metafaasi alkaa. Eläinsoluissa kaksi keskipioparia kohdistuvat solun vastakkaisiin napoihin, ja polaariset kuidut jatkavat napoista solun keskustaan. Kromosomit liikkuvat satunnaisella tavalla, kunnes ne kiinnittyvät sentromeerien molemmilta puolilta polaarisiin kuituihin.
Kromosomit kohdistuvat metafaasilevyyn suorassa kulmassa karan napoihin nähden, ja niitä pitävät siellä polaarikuitujen yhtä suuret voimat, jotka kohdistavat painetta kromosomien sentromereihin. (Metafaasilevy ei ole fysikaalinen rakenne - tämä on yksinkertaisesti termi tasolle, johon kromosomit rinnastuvat.
Ennen kuin siirrytään anafaasivaiheeseen, solu tarkistaa, että kaikki kromosomit ovat metafaasilevyllä kinetokoriensa ollessa oikein kiinnittyneinä mikrotubuluksiin. Tätä kutsutaan karan tarkistuspisteeksi. Tämä tarkistuspiste varmistaa, että kromosomiparit, joita kutsutaan myös sisarkromatideiksi, jakautuvat tasaisesti kahden tytärsolun välillä anafaasivaiheessa. Jos kromosomia ei ole kohdistettu tai kiinnitetty oikein, solu lopettaa jakamisen, kunnes ongelma on korjattu.
Harvoissa tapauksissa solu ei lopeta jakautumista, ja mitoosin aikana tehdään virheitä. Tämä voi johtaa DNA: n muutoksiin, jotka voivat johtaa geneettisiin häiriöihin.
Anaphase
Anafaasin aikana sisarkromatidit vedetään pitkänomaisen solun vastakkaisiin napoihin (päihin). Proteiini "liima", joka pitää niitä yhdessä, hajoaa, jotta ne voivat liikkua toisistaan. Tämä tarkoittaa, että kaksoiskappaleet solun DNA: sta päätyvät solun molemmille puolille ja ovat valmiita jakautumaan kokonaan. Jokainen sisarkromatidi on nyt oma "täydellinen" kromosominsa. Niitä kutsutaan nyt tytärkromosomeiksi. Tässä vaiheessa mikrotubulukset lyhenevät, mikä antaa solujen erottumisprosessin alkaa.
Tytärkromosomit kulkevat karan mekanismin läpi päästäkseen soluihin vastakkaisille napoille. Kun kromosomit lähestyvät napaa, ne muuttuvat ensin sentromeerinä ja kinetokorikuidut lyhenevät.
Telofaasiksi valmistautumiseksi kaksi solun napaa liikkuvat kauempana toisistaan. Anafaasin päätyttyä jokainen napa sisältää täydellisen kokoelman kromosomeja.
Tässä vaiheessa sytokineesi alkaa. Tämä on alkuperäisten solujen sytoplasman jakautuminen, ja se jatkuu telofaasivaiheen läpi.
Telophase
Teofaasivaiheessa solujen jako on melkein valmis. Ydinvaippa, joka oli aiemmin hajonnut mikrotubulusten pääsemiseksi ja rekrytoimaan kromosomit jakavan solun päiväntasaajalle, uudistuu kahdeksi uudeksi ydinverhoksi erotettujen sisarkromatidien ympärille.
Polaariset kuidut jatkavat pitkittymistä, ja ytimet alkavat muodostua vastakkaisissa napoissa, jolloin ydinverhoja muodostuu emäsolujen ydinkuoren jäljellä olevista osista sekä endomembraanijärjestelmän osista. Mitoottinen kara jakautuu rakennuspalikoiksi ja muodostuu kaksi uutta ydintä - yksi kutakin kromosomisarjaa kohti. Tämän prosessin aikana ydinmembraanit ja nukleolit ilmestyvät uudelleen ja kromosomien kromatiinikuitut aukenevat palaten takaisin aikaisempaan merkkijonoiseen muotoonsa.
Teofaasin jälkeen mitoosi on melkein valmis - yhden solun geneettinen sisältö on jaettu tasan kahteen soluun. Solujen jako ei kuitenkaan ole täydellinen, kunnes sytokiineesi tapahtuu.
sytokineesiin
Sytokiineesi on solujen sytoplasman jako, joka alkaa ennen anafaasin päättymistä ja päättyy pian mitoosin teofaasivaiheen jälkeen.
Eläinsolujen sytokineesin aikana proteiinirengas, nimeltään aktiini ja myosiini (samat proteiinit, joita löytyy lihaksesta) puristaa pitkänomaisen solun kahteen upouuteen soluun. Aktiiniksi kutsutusta proteiinista valmistettu filamenttinauha on vastuussa puristuksesta, muodostaen rypistyksen, jota kutsutaan katkaisuvakoksi.
Prosessi on erilainen kasvisoluissa, koska niillä on soluseinä ja ne ovat liian jäykkiä jakautuakseen tällä tavalla. Kasvisoluissa solulevy, jota kutsutaan solulevyksi, muodostuu solun keskiosaan, jakaen sen kahteen tytärsoluun, jotka erotetaan uudella seinämällä.
Tässä vaiheessa sytoplasma, neste, jossa kaikki solukomponentit kylpee, jakaantuu tasaisesti kahden uuden tytärsolun kesken. Jokainen tytärsolu on geneettisesti identtinen, sisältäen oman ytimen ja täydellisen kopion organismien DNA: sta. Tytärsolut aloittavat nyt oman soluprosessinsa ja voivat toistaa itse mitoosiprosessin riippuen siitä, mistä ne tulevat.
interphase
Lähes 80 prosenttia solujen eliniästä vietetään vaiheessa, joka on vaihe mitoottisten syklien välillä.
Interfaasin aikana jakoa ei tapahdu, mutta solu kasvaa jakson aikana ja valmistautuu jakautumiseen. Solut sisältävät monia proteiineja ja rakenteita, joita kutsutaan organelleiksi ja joiden on replikoitu valmistuessaan kaksinkertaistumiseen. Solun DNA kopioituu tämän vaiheen aikana, jolloin syntyy kaksi kopiota jokaisesta DNA-juosteesta, jota kutsutaan kromosomiksi. Kromosomi on DNA-molekyyli, joka kantaa kaikki tai osan organismin perinnöllisistä tiedoista.
Interfaasi itsessään on jaettu eri vaiheisiin: G1-vaihe, S-vaihe ja G2-vaihe. G1-vaihe on ajanjakso ennen DNA: n synteesiä, jonka aikana solun koko kasvaa. G1-vaiheiden aikana solut kasvavat ja tarkkailevat ympäristöään selvittääkseen, pitäisikö niiden aloittaa toinen solujen jakautumiskierros.
Kapean S-vaiheen aikana syntetisoidaan DNA. Tätä seuraa G2-vaihe, jolloin solu syntetisoi proteiineja ja kasvaa edelleen. G2-vaiheen aikana solut tarkistavat varmistaakseen, että DNA-replikaatio on onnistuneesti suoritettu loppuun, ja tee tarvittavat korjaukset.
Kaikki tutkijat eivät luokittele interfaasia mitoosin vaiheeksi, koska se ei ole aktiivinen vaihe. Tämä valmisteluvaihe on kuitenkin välttämätön ennen varsinaista solujakautumista.
Solutyypit
Prokaryoottiset solut, kuten bakteerit, käyvät läpi tyyppisen solujakautumisen, joka tunnetaan nimellä binaarifissio. Tähän sisältyy solukromosomien replikaatio, kopioidun DNA: n segregointi ja emosolujen sytoplasman jakaminen. Binaarifissio luo kaksi uutta solua, jotka ovat identtisiä alkuperäisen solun kanssa.
Toisaalta eukaryoottisolut voivat jakaa joko mitoosin tai meioosin kautta. Mitoosi on yleisempi prosessi, koska vain seksuaalisesti lisääntyvät eukaryoottisolut voivat käydä läpi meioosin. Kaikki eukaryoottisolut, koostaan tai solujen lukumäärästä riippumatta, voivat käydä läpi mitoosin. Elävän organismin soluja, jotka eivät ole lisääntymissoluja, kutsutaan somaattisiksi soluiksi, ja ne ovat tärkeitä eukaryoottisten organismien selviytymiselle. On elintärkeää, että somaattiset emo- ja jälkeläiset (tytär) solut eivät eroa toisistaan.
Mitoosi vs. meioosi
Solut jakautuvat mitoosin aikana tuottaen diploidsoluja (solut, jotka ovat identtisiä keskenään) ja emosolua. Ihmiset ovat diploideja, mikä tarkoittaa, että heillä on kaksi kopiota jokaisesta kromosomista. He perivät yhden kopion jokaisesta kromosomista äidiltään ja yhden kopion jokaisesta isältään. Mitoosia käytetään kasvuun, paranemiseen ja epäseksuaaliseen lisääntymiseen.
Meioosi on toinen tyyppi solujakautumisesta, mutta meioosin aikana tuotetut solut ovat erilaisia kuin mitoosin aikana tuotetut solut.
Meioosia käytetään miesten ja naisten sukusolujen, solujen, joissa on puolet normaalimäärästä kromosomeja, tuottamiseksi, ja niitä käytetään vain seksuaaliseen lisääntymiseen. Ihmisen kehonsolu sisältää 46 kromosomia, jotka on järjestetty 23 pariin. Sukusolut ovat siittiöitä tai munia, ja ne sisältävät vain 23 kromosomia. Siksi meioosia kutsutaan joskus pelkistysjakaumaksi.
Meioosi tuottaa neljä tytärsolua. Nämä ovat haploidisia soluja, mikä tarkoittaa, että ne sisältävät puolet kromosomien lukumäärästä alkuperäisenä soluna. Kun sukupuolen solut yhdistyvät hedelmöityksen aikana, näistä haploidisista soluista tulee diploidisia soluja. Lisätietoja solujen kasvun ja seksuaalisen lisääntymisen mitoosin ja meioosin välisistä yhtäläisyyksistä ja eroista.
Miksi solut jakautuvat
Kaikkien organismien on tuotettava geneettisesti identtisiä tytärsoluja. Yksisoluiset organismit tekevät tämän lisääntymiseen. Jokainen tuotettu solu on erillinen organismi. Monisoluiset organismit jakavat solut kolmesta syystä: kasvu, korjaus ja korvaaminen.
Monisoluiset organismit voivat kasvaa kahdella tavalla - lisäämällä solujen kokoa tai lisäämällä solumäärää. Tämä viimeinen vaihtoehto saavutetaan mitoosin avulla.
Mitoosi on tärkeä osa koko solusykliä, koska tässä vaiheessa solu välittää geneettisen informaation tyttäresoluilleen. Jako varmistaa myös, että uusia soluja on saatavana korvauksina, kun organismin vanhemmat solut kuolevat.
Kun solut ovat vaurioituneet, ne on korjattava. Ne korvataan identtisillä soluilla, jotka pystyvät suorittamaan täsmälleen saman työn.
Kaikki solut on vaihdettava jossain vaiheessa elinaikanaan. Punasolut kestävät noin kolme kuukautta ja ihosolut vielä vähemmän. Identtiset solut jatkavat korvaamiensa solujen työtä.
Mitoosin vaiheet
Mitosis tuottaa kaksi tytärsolua, joilla on identtinen geneettinen materiaali. Ne ovat myös geneettisesti identtisiä vanhempaissolujen kanssa. Mitoosilla on viisi eri vaihetta: interfaasi, profaasi, metafaasi, anafaasi ja teofaasi. Solujen jakautumisprosessi on valmis vain sytogeneesin jälkeen, joka tapahtuu anafaasin ja teofaasin aikana. Jokainen mitoosivaihe on välttämätön solujen replikaatiolle ja jakautumiselle.