Fő tartalom
Biológia
A mitózis szakaszai
Hogyan jön létre a két, genetikailag egyező utódsejt a sejtosztódás során? Profázis-prometafázis, metafázis, anafázis, telofázis.
Bevezetés
Mi a közös a bélfalban, a kenyérkelesztéshez használt élesztőben és a fejlődő békában? Más egyebek mellett az, hogy mitózissal osztódó sejtekből épülnek fel, vagyis olyan sejtekből, amelyek genetikailag velük teljesen megegyező utódsejteket hoznak létre.
Mi az oka annak, hogy ezek a teljesen eltérő szervezetek és szövettípusok mind rá vannak szorulva a mitózisra? A bélfal sejtjei folyamatosan cserélődnek; az élesztősejtek mitotikus osztódása a legegyszerűbb módja a populáció növelésének; az ebihalnak pedig új és új sejtekre van szüksége, ahogy növekszik és egyre komplexebbé válik a testfelépítése.
Mi a mitózis?
A mitózis a sejtosztódás egyik módja, amely során a kiindulási sejt az osztódása során két utódsejtet hoz létre, amelyek vele (és így egymással is) genetikailag teljesen egyezőek. A sejtciklusban a mitózis az M-fázis, vagyis a tágan értelmezett sejtosztódás része, amely során a maganyagot alkotó nukleáris DNS kettéválik úgy, hogy két egyező kromoszómakészlet jöjjön létre.
A testedben zajló számtalan sejtosztódás túlnyomó többsége mitózis. A növekedés és érés során a mitózis hozza létre az egyre nagyobb és komplexebb szöveteket, illetve ez az a folyamat, amely a későbbiekben az elhasználódott sejteket folyamatosan újakra cseréli. Az olyan eukarióta egysejtű szervezeteknél, mint amilyen az élesztő is, a mitózis tulajdonképpen a szaporodás legegyszerűbb és leggyorsabb módja, vagyis hogy újabb és újabb egyedekkel növekedhessen a populáció.
Az összes fenti esetben a mitózis „célja” az, hogy mindkét utódsejt tökéletes és teljes kromoszómakészlettel rendelkezzen. A túl kevés vagy túl sok kromoszómával rendelkező sejtek rendszerint működésképtelenek: jobb esetben életképtelenek, rosszabb esetben akár rákos folyamatokat is beindíthatnak. Ezért a mitózis nem egy véletlenszerű folyamat, amely során a sejtek nagyjából elfelezik és két kupacba osztják a DNS-üket. Ellenkezőleg: szigorúan szabályozott lépések sorozata, amely során a duplikált (kétkromatidás) kromoszómák két egyforma (egykromatidás) kromoszómává hasadnak.
A mitózis szakaszai
A mitózis öt fő szakaszból áll, amelyek a következők: profázis, prometafázis, metafázis, anafázis, telofázis. (Egyes angolszász források csak négy fázist jelölnek meg, a profázist korai profázisként, a prometafázist késői profázisként megkülönböztetve). Az egyes szakaszok sorrendje kötött. Az anafázis (egyes sejttípusoknál a telofázis) alatt párhuzamosan megindul a citokinézis is, amely során a sejt maganyagtól független részei is kettéosztódnak, létrehozva a két teljes utódsejtet.
Bár az egyes szakaszok sorrendje kötött, a történések folyamatosak, ezért a mitózis szakaszokra osztása önkényes, pontosabban konvenció kérdése. Az a fontos, hogy értsük, melyik részfolyamat mikor történik a többihez képest, illetve hogy az egyes részfolyamatoknak mi a jelentősége a kromoszómák tökéletes elosztásában.
Képzeljünk el egy sejtet közvetlenül azelőtt, hogy megkezdené a mitózist. Ez a sejt még interfázisban (késői G
Ez az állati sejt már a centroszómáját is megkettőzte: a centroszóma egy sejtszervecske, amely kulcsfontosságú a mitózis folyamatainak koordinálásában. (Azért kell belőle kettő, mert így a sejt ellentétes pólusaira juthat egy-egy.) A növényi sejtekből jellemzően hiányzik a centriólumokkal rendelkező centroszóma, megtalálható azonban egy analóg struktúra, a mikrotubulus-szervező központ.
A profázisban bizonyos sejtalkotók lebomlanak, mások viszont kialakulnak. Ezek a változások előkészítik a terepet a kromoszómák osztódásához.
- Megkezdődik a kromoszómák tömörödése (kondenzálódása). Ez fogja lehetővé tenni a későbbiekben a testvérkromatidák kettéválasztását.
- Megkezdődik a mitotikus orsó (magorsó) kialakulása. A mitotikus orsó ugyanolyan mikrotubulusokból áll, mint amelyek a sejtvázat is felépítik. A mitotikus orsó feladata, hogy segítse a kromoszómák rendszerezését és mozgatását a mitózis alatt. Az orsó a sejt ellentétes pólusai felé vándorló centroszómák között folyamatosan épül fel.
- A sejtmagvacska a sejtmag azon része, amely a riboszómák kialakulásáért felel (néha több is található belőlük). A profázis során ez az alkotó eltűnik, ami jelzi, hogy a sejtmag készen áll a következő fázisra.
A prometafázisban (egyes források késői profázisként emlegetik) a mitotikus orsó hozzákapcsolódik a kromoszómákhoz, és elkezdi rendszerezni őket.
- A kromoszómák kondenzálódása folytatódik, egyre kompaktabbak, tömörebbek.
- A sejtmaghártya lebomlik, a kromoszómák kiáramlanak a sejtplazmába.
- A mitotikus orsó továbbra is növekszik a folyamatosan távolodó centroszómák között. Az orsó egyes mikrotubulusai elkezdenek hozzákapcsolódni a kromoszómákhoz.
A mikrotubulusok a kromoszómák ún. kinetokór komplexein keresztül tudnak a kromoszómákhoz kapcsolódni. A kinetokórok speciális fehérjekötegek, amelyek mindkét testvérkromatidán a centromer régióhoz kötődnek. (A centromer régió az a DNS-szakasz, ahol a testvérkromatidák a legszorosabban kapcsolódnak egymáshoz.)
Azokat a mikrotubulusokat, amelyek a kromoszómákhoz kötődnek, kinetokór mikrotubulusoknak nevezzük. Léteznek olyan nem-kinetokór mikrotubulusok is, amelyek a kinetokórok helyett az ellenkező pólusból eredő mikrotubulusokhoz kapcsolódnak, így stabilizálva a mitotikus orsót. A centroszómák körül megfigyelhetőek további mikrotubulusok is, amelyek rövidek, csillag alakban a sejtszélek felé terjednek, létrehozva az ún. aszter nevezetű struktúrát.
A metafázis alatt az összes kromoszóma az orsóhoz kapcsolódik. A sejt középsíkjába rendeződnek, készen állva az osztódásra.
- Az összes kromoszóma a középsíkba rendeződik. A kromoszómák általában a metafázisra a legtömörebbek.
- Ebben a fázisban az egyes kromoszómák két kinetokórjához ellenoldali mikrotubulusok kapcsolódnak: az egyik kinetokórhoz az egyik pólusról eredő mikrotubulusok illeszkednek, a másik kinetokórhoz az ellenkező oldalról kapcsolódnak mikrotubulusok.
A metafázis végén, az anafázisba lépés előtt fontos ellenőrzési pont van: a sejt csakis akkor folytatja az osztódást, ha minden kromoszóma a középsíkban helyezkedik el, és a kinetokórokhoz megfelelő mikrotubulusok kapcsolódnak. Ez az ún. M ellenőrzési pont garantálja, hogy a következő lépés, a testvérkromatidák szétválasztása pontosan végbemenjen, vagyis biztosan teljesen egyenlő kromoszómakészlet jusson a két majdani utódsejtbe. Ha a kromoszómák helyzete vagy a mikrotubulusokhoz kapcsolódás nem megfelelő, leáll az osztódás, és csak akkor folytatódik, ha a hiba javításra kerül.
Az anafázisban a testvérkromatidák szétválnak egymástól és a sejt ellentétes pólusaira vándorolnak.
- Lebomlik az a „fehérjeragasztó”, ami szorosan összekapcsolja a testvérkromatidákat, ez pedig lehetővé teszi a szétválást. A két testvérkromatidát innentől önálló utódkromoszómának tekintjük. Minden pár esetében a két utódkromoszóma a sejt ellentétes pólusaira vándorol a mikrotubulusok húzó hatása miatt.
- Azok a mikrotubulusok, amelyek nem kapcsolódnak kromoszómákhoz, elkezdenek meghosszabbodni (megnyúlni). Ez a mozgás eltávolítja egymástól a pólusokat, és a sejt maga is megnyúlik.
Minden ilyen mozgás motorfehérjék mozgásán alapul. E fehérjék olyan molekuláris szerkezetek, amelyek képesek „végigsétálni” a mikrotubulusok által kijelölt „pályán”, miközben jellemzően terhet cipelnek magukkal. A mitózis során a motorfehérjék előrehaladásuk közben kromoszómákhoz vagy mikrotubulusokhoz kapcsolódnak.
A telofázisra a sejt túl van az osztódás dandárján, megkezdődik az eredeti állapotok és struktúrák helyreállítása. Mindez párhuzamosan zajlik a citokinézissel, a sejttartalom kettéosztódásával.
- A mitotikus orsó elemeire bomlik.
- Kialakul a két új sejtmag a két egyforma kromoszómakészlet körül. Újraalakul a sejtmaghártya, megjelennek a sejtmagvacskák.
- Megkezdődik a kromoszómák széttekeredése (dekondenzálódása): kialakul az eredeti laza, fonálszerű, eukromatin állapot.
A citokinézis során a sejtplazma is kettéosztódik, vagyis ténylegesen létrejön a két új sejt. A citokinézis jellemzően átfed a mitózis utolsó fázisaival: a sejttípustól függően az anafázisban vagy a telofázisban megkezdődik, és nem sokkal a telofázist követően fejeződik be.
Állati sejtekben a citokinézis úgy néz ki, mintha „deréktájon” egyre jobban elszorítanánk a sejtet egy „övvel” egészen addig, míg két új sejtre nem válik. Ez az „öv” egy aktin nevezetű fehérje filamentumaiból álló gyűrűszerű köteg, melynek összehúzódása felelős a lefűződésként ismert folyamatért. A növényi sejtek nem tudnak ilyen módon kettéválni, mert a sejtfaluk következtében sokkal merevebbek, mint az állati sejtek. A növényi sejtek osztódásakor egy ún. sejtlemez alakul ki a sejt középsíkjában, ami addig terjeszkedik, amíg el nem éri az oldalsó sejtfalakat. A sejtlemez köré szerveződik az új sejtfal, ami ily módon szeparálja a két utódsejtet.
A citokinézis végeztével elkészül a két utódsejt, amelyek mindegyike teljes kromoszómakészlettel rendelkezik. A két kromoszómakészlet genetikailag tökéletesen megegyezik egymással, illetve az egykori anyasejt génkészletével. A két utódsejt elindul a saját életútján. Felnövekedve mindegyik képes lesz arra, hogy – ha úgy alakul –, alávessék magukat a mitózis folyamatának, és újraindítsák a sejtciklust.
Szeretnél részt venni a beszélgetésben?
Még nincs hozzászólás.