Sisältö
- TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
- Mitoosi vs. meioosi
- Mitoosin 4 vaihetta
- Profaasi: Ydinkalvo liukenee
- Metafaasi: Karan kuidut kiinnittyvät kromosomeihin
- Anafaasi: Kun sisar kromatidii erillään
- Telofaasi: Uudet ydinmembraanit muodostavat ja solut jakautuvat
Kaikki elävät esineet koostuvat soluista. Joillakin on vain yksi solu, kuten bakteerit, arhaea, ja joillakin kasveilla, sienillä ja muilla yksisoluisilla organismeilla. Monet elävät olennot ovat monisoluisia, mukaan lukien kaikki eläimet ja suurin osa kasvilajeista. Kaikki lajit, jopa ihmiset, alkavat kuitenkin elää yhtenä soluna. Ilman solujen jakautumista elämä ei voisi olla olemassa. Organismit käyttävät solujakautumista lisääntymiseen ja kasvuun (jos organismi koostuu useammasta kuin yhdestä solusta). Kehosi solut ovat usein valmistautumassa tai valmistautuvat jakautumaan; jotkut jakautuvat kymmeniä kertoja solunsa elinaikanaan. Muut solut ovat kanssasi koko elämäsi, ja ainoa aika, jonka ne jakavat, on silloin, kun ne erotetaan ensin toisesta solusta.
Vaikka soluilla on erilainen jakautumisnopeus, huolellisesti koreografisoitu kasvu- ja solujakautumisrutiini on sama solusta toiseen, tapahtuuko se kasvavassa ihmisen alkiossa tai yliopisto-opiskelussa, joka odottaa murtuneen luun paranemista tai jopa äskettäin istutetuissa siemenissä puutarhassa vasta alkamassa itää versoja. Tätä jatkuvasti toistuvaa rutiinia kutsutaan solusykliksi, ja se koostuu kahdesta päävaiheesta: interfaasi ja mitoosi. Nämä kaksi vaihetta sisältävät useita vaiheita. Mitoosi on solusyklin vaihe, jossa solu kopioi geneettisen informaationsa ja kopioi ytimen, jotta solu voi jakaa kahteen osaan.
TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
Solusykli on elävien solujen jatkuva, toistuva toiminto, jossa ne kasvavat ja jakautuvat. Solusyklin ensimmäinen vaihe on välivaihe, joka koostuu kolmesta vaiheesta: aukkovaiheesta 1, synteesivaiheesta ja rakovaiheesta 2. Toinen vaihe on mitoosi, jolla on neljä vaihetta: profaasi, metafaasi, anafaasi ja teofaasi. Mitoosin aikana ydin toistaa geneettisen materiaalinsa ja jakaa, jolloin saadaan kaksi identtistä tytärsolua.
Mitoosi vs. meioosi
Ihmiset sekoittavat usein termit mitoosi ja meioosi. Ne ovat läheisesti toisiinsa liittyviä termejä, koska niiden molemmat liittyvät solujen jakautumiseen, mutta ne ovat myös erilaisia prosesseja, joilla on pohjimmiltaan erilaiset tulokset. On tärkeää tietää ero. Solusykli on jatkuvasti uusiutuva prosessi, jonka avulla organismin solut kasvavat, valmistautuvat jakautumiseen, jakautuvat ja alkavat uudelleen. Mitoosi on solusyklin vaihe, jossa ne jakautuvat. Soluissa on jotain, jota kutsutaan ploidiseksi lukumääräksi - tämä on solun kromosomien lukumäärä. Sitä edustaa muuttuja N. Ihmisissä kromosomit on ryhmitelty pareittain, mikä tekee ihmisen soluista (lukuun ottamatta lisääntymissoluja) diploidisia tai 2N. Mitoosin tuloksena on kaksi tytärsolua, jotka ovat molemmat geneettisesti identtisiä alkuperäisen solun kanssa ja joilla molemmilla on myös 2N ploidy-luku. Joillakin lajeilla mitoosi voi johtaa esimerkiksi tytärisoluihin, jotka ovat esimerkiksi 4N tai 7N tai N, mutta niillä on aina sama ploidisuusluku kuin emasoluilla.
Meioosi on erillinen solujen jakautumisprosessi lajeissa, jotka osallistuvat sukupuoliseen lisääntymiseen. Sitä käytetään gametogeneesiin, jolloin keho luo sukusoluja tai sukupuolisoluja. Ihmisillä nämä solut ovat siittiöitä (siittiöitä) ja munasoluja (munia). 2N-solu käy läpi sarjan solujakautumisvaiheita, jotka ovat samanlaisia, mutta eivät samoja kuin mitoosissa, tytärsolujen tuottamiseksi. Sekä mitoosissa että meioosissa solunjako johtaa siihen, että emasolu korvataan tytärsoluilla. Toisin kuin mitoosi, meioosista seuraa neljä tytärsolua, ei kahta, ja ne eivät ole identtisiä toistensa kanssa, koska ne yhdistävät geneettisen informaationsa. Lisäksi jokaisella neljästä tytärsolusta on ploidinen lukumäärä N.
Koska monet lajit eivät ole diploidisia ihmisten tapaan, muiden lajien sukusolujen tytärisoluissa ei ehkä ole N: n ploidia-lukuja, mutta ne ovat puolet tai haploidisia riippumatta emäsolun ploidisuuslukemasta. Syynä tähän on se, että seksuaalisen lisääntymisen aikana yksi näistä haploidista sukusoluista fuusioituu yksilön, yleensä eri sukupuolen, haploidiseen sukusoluun, muodostaen diploidisen tsygootin, jolla on ainutlaatuinen genomi.Ihmisillä tämä tapahtuu, kun siittiö sulautuu munaan ja aloittaa raskauden. Tuloksena saatu tsygootti kasvaa alkioksi ja sitten sikiöksi, ja syntyneellä syntyneellä ihmisellä on erilainen geneettinen koodi kuin kukaan aiemmin meioosin aikana tapahtuvan geneettisen rekombinaation vuoksi. Lisätietoja solujen kasvun ja seksuaalisen lisääntymisen mitoosin ja meioosin välisistä yhtäläisyyksistä ja eroista.
Mitoosin 4 vaihetta
Mitoosin neljä vaihetta ovat:
Ne tunnetaan myös mitoosivaiheina tai mitoosivaiheina. Joskus ensimmäisen ja toisen väliin lisätään vaihe, nimeltään prometafaasi. Riippumatta siitä kuinka monta vaihetta kuvataan, jaot ovat ihmisen tekemiä, jotka eivät vaikuta siihen, mitä tapahtuu solutasolla. Tutkijoiden mielestä nämä vaiheet ovat hyödyllisiä ymmärtämään ja kommunikoimaan keskenään mikrobiologiasta. Luonnossa solusykli kuitenkin tapahtuu sujuvasti ja jatkuvasti ilman taukoja signaaliksi metafaasin lopusta ja anafaasin alusta. Ennen mitoosin alkamista interfaasin tulee loppua. Interfaasi on osa solusykliä, jossa solu kasvaa ja suorittaa työnsä riippumatta siitä, onko kyseessä hermosolu, sileälihassolu tai verisuonikudosolu kasvin varressa. Interfaaseja on kolme vaihetta, ja nämä ovat:
Rakovaiheiden aikana solu kasvaa. S-vaiheen aikana solu jatkaa päivittäisiä tehtäviään, mutta se replikoi myös DNA: ta. Tämä tarkoittaa, että se luo kopion jokaisesta genominsa kromosomista. S-vaiheen loppuun mennessä ytimessä on kaksi kertaa enemmän kromosomeja. Jokainen kromosomin identtinen kopio on sidottu yhteen niin sanotulla sentromeerillä, ja nyt koko paria kutsutaan kromosomiksi, kun taas kutakin yksilöä kutsutaan sisarkromatidiksi. Ne pysyvät tällä tavalla, kunnes osittain läpi mitoosin, joka alkaa Gap-vaiheen 2 lopusta.
Profaasi: Ydinkalvo liukenee
Profaasi on mitoosin neljästä vaiheesta ensimmäinen ja pisin. Profaasin valmistuminen ihmisen soluihin kestää noin 36 minuuttia. Centrioolit, jotka ovat mikrotubuluksista valmistettuja rakenteita, jotka sijaitsevat lähellä solun ydintä, siirtyvät solun vastakkaisille puolille. Centrioolit ovat osa suurempia rakenteita, joita kutsutaan centrosomeiksi. Myöhemmin näillä on tärkeä rooli ytimen jakamisessa. Ydinkuori liukenee, jolloin kromosomit kelluvat vapaasti. DNA tiivistyy erittäin tiukasti kromatiinilankojen ympärille, mikä tekee kromosomeista riittävän tilaa vieviä näkymään mikroskoopeilla. Muina aikoina solusyklin aikana ne eivät ole näkyvissä. Tämä tiivistyminen yksinkertaistaa ydinjakautumista, kun kromosomit alkavat liikkua solun sisällä myöhemmissä vaiheissa.
Metafaasi: Karan kuidut kiinnittyvät kromosomeihin
Metafaasi on lyhyt vaihe, joka kestää vain kolme minuuttia. Metafaasin aikana mikrotubulukset, jotka kasvavat (replikoituvat) solujen keskipisteistä, saavuttavat kromosomit. Ne alkavat kiinnittyä kromosomeihin. Ne kiinnittyvät proteiinipaketteihin sentromeereissä, joita kutsutaan kinetokoreiksi. Mikroputkia kutsutaan myös karakuiduiksi. Keskipisteistä kasvaa myös muita karakuituja, jotka eivät kiinnity kromosomeihin, mutta saavuttavat vastakkaiselta puolelta kasvavat karakuidut ja kiinnittyvät toisiinsa. Kromosomeihin kiinnittyviä karakuituja kutsutaan kinetochore-mikrotubuluksiksi, kun taas niitä, jotka kiinnittyvät toisiinsa, kutsutaan interpolaarisiksi mikrotubuluksiksi. Kinetokorin mikrotubulukset kohdistavat kromosomit solun keskitasoa pitkin, jota kutsutaan metafaasilevyksi. Tämä on kuvitteellinen viiva, joka on puolivälissä kunkin solun napojen keskipisteen välillä. Kromosomit rivissä tätä levyä pitkin valmistautua seuraavaan vaiheeseen. Jotkut tutkijat huomauttavat välivaiheen ennen metafaasia, nimeltään prometafaasi, joka ottaa joitain profaasin piirteitä ja joitain metafaasin piirteitä, kun taas monet tutkijat eivät.
Anafaasi: Kun sisar kromatidii erillään
Mitoosin kolmatta vaihetta kutsutaan anafaasiksi. Kuten metafaasi, se kestää vain kolme minuuttia. Anaphase alkaa vasta, kun tietyt ehdot on täytetty metafaasin aikana. Jokaisessa kromosomissa on sentromeeri, joka sitoo sisarkromatidit toisiinsa. Metafaasin aikana jokaisesta centrosomista lähtevän yhden karakuidun - solun vastakkaisten napojen akselien - on kiinnityttävä kromosomin sentrometriin. Solu ei liiku eteenpäin anafaasiin, ennen kuin jokaisessa kromosomissa on kaksi karakuitua kiinnitettynä. Jos jommankumman kromosomin molemmat karat ovat samasta centrosomista, se myös estää solua siirtymästä eteenpäin anafaasiin. Solusyklissä on monia tarkistuspisteitä sen varmistamiseksi, että virheitä ei tapahdu, koska virheet aiheuttavat geneettisiä mutaatioita.
Metafaasin aikana jokainen karakuitu kiinnitettiin sentromeeriin siten, että se kiinnitettiin toiseen sisarkromatidiin tai toiseen. Anafaasin aikana karan kuidut lyhenevät, mikä aiheuttaa sisarkromatidien erottumisen ja siirtymisen toisistaan kohti solun vastakkaisia puolia. Kun ne erottuvat, myös sentromeeri hajoaa toisistaan, puolet kulkee kunkin siskon kromatidien kanssa. Ploidisyysluku on aina määrä, kuinka monta kromosomia on solussa, ja kromosomien lukumäärä on aina määrä, kuinka monta sentromeeria solussa on. Kun sentromeerit jakautuivat kahteen, niistä tuli jokaisesta oma sentromeeri, ja se tarkoittaa, että jokaisesta sisarkromatiidista tuli oma kromosominsa. Tämä puolestaan tarkoittaa, että ploidy-luku on toistaiseksi kaksinkertaistunut. Ihmisen somaattisessa (ei-lisääntymis) solussa, jossa aiemmin oli 2N tai 46 kromosomia, on nyt 4N tai 92 kromosomia. Neljäkymmentäkuusi siirtyy solun toiseen päähän ja neljäkymmentäkuusi toiseen päähän. Anafaasin aikana interpolaariset mikrotubulukset myös työntävät ja vetävät solua niin, että se venyy ja tulee pitkänomaiseksi. Tämä pidentää etäisyyttä kahden sentrosomin välillä.
Telofaasi: Uudet ydinmembraanit muodostavat ja solut jakautuvat
Telofaasi on viimeinen neljästä mitoosivaiheesta ja kestää 18 minuuttia ihmisen soluissa. Kromosomit lopettavat siirtymisensä kohti solun kahta napaa. Ihmissolussa tämä tarkoittaa, että jokaisella navalla on nyt 46 kromosomia. Karan kuidut, jotka vetivät kromosomeja sinne, häviävät. Kromosomit kääntyvät uudelleen, samalla kun kummankin ryhmän ympärille muodostuu ydinmembraani. Tämä muodostaa kaksi uutta ydintä. Samanaikaisesti tapahtuu sytokineesiksi kutsuttu prosessi, joka jakaa loput solut kahteen erilliseen tytärsoluun ja palauttaa ploidianumeron 4N - 2N, koska jokaisella uudella solulla on jälleen sama määrä kromosomeja kuin alkuperäisellä emasolulla ( 46 ihmissolulle).
Eläinsoluissa sytokineesi tapahtuu, kun filamenttirengas muodostuu samaan kohtaan, jossa metafaasilevy oli ennen, kahden navan välisessä keskipisteessä. Se supistaa solua puristamalla sitä sisäänpäin keskelle, kunnes muodostuu pilkkoava. Tämä näyttää tiimalasilta, jonka yhdyskäytävä kapenee entisestään, kunnes kaksi maapalloa hajoaa kahteen erilliseen palloon. Kasvisoluissa ja muissa soluissa, joissa on soluseinät, Golgi-laite syntetisoi vesikkeleitä, jotka muodostavat solulevyn solun päiväntasaajan varrella, joka on samassa paikassa kuin metafaasilevy ja jossa filamenttirengas supistaa solua eläinsoluissa. Ajan myötä solulevy sitoutuu solumembraaniin, joka on jatkuva soluseinämän kanssa; siitä tulee toiminnallisesti itse soluseinä, joka jakaa yhden uuden tytärisolun toisesta, jotka molemmat ovat alkuperäisten soluseinien ympäröimät. Solutyypistä riippumatta, solu palaa teofaasin lopussa solusyklin alkuun: interfaasin.