Vsaka celica začne svoje življenje, ko se loči od matične celice, in konča svoj obstoj, kar omogoča, da se pojavijo njene hčerinske celice. Narava ponuja več kot en način za razdelitev njihovega jedra, odvisno od njihove strukture.
Metode delitve celic
Jedrska delitev je odvisna od vrste celice:
- Binarna cepitev (najdemo v prokariotih).
- Amitoza (neposredna delitev).
- Mitoza (najdemo pri evkariontih).
- Mejoza (namenjena delitvi zarodnih celic).
Vrste delitve jedra so določene z naravo in ustrezajo zgradbi celice in funkciji, ki jo opravlja v makroorganizmu ali sama.
binarna fisija
Ta vrsta je najpogostejša v prokariontskih celicah. Sestoji iz podvojitve krožne molekule DNK. Binarna cepitev jedra se imenuje tako, ker se iz matične celice pojavita dve enaki veliki hčerinski celici.
Ko se genetski material (molekula DNK ali RNA) pripravi na ustrezen način, torej podvoji, se začne iz celične stenenastane prečni septum, ki se postopoma zoži in razdeli citoplazmo celice na dva približno enaka dela.
Drugi proces cepitve se imenuje brstenje ali neenakomerna binarna cepitev. V tem primeru se na mestu celične stene pojavi izboklina, ki postopoma raste. Ko bosta velikost "ledvice" in matične celice enaka, se bosta ločili. In del celične stene se ponovno sintetizira.
Amitoza
Ta jedrska delitev je podobna zgoraj opisani, s to razliko, da ni podvajanja genskega materiala. To metodo je prvi opisal biolog Remak. Ta pojav se pojavlja v patološko spremenjenih celicah (degeneracija tumorja) in je tudi fiziološka norma za jetrno tkivo, hrustanec in roženico.
Proces delitve jedra se imenuje amitoza, ker celica ohrani svoje funkcije in jih ne izgubi, kot pri mitozi. To pojasnjuje patološke lastnosti celic s to metodo delitve. Poleg tega neposredna delitev jedra poteka brez cepitvenega vretena, zato je kromatin v hčerinskih celicah neenakomerno razporejen. Kasneje takšne celice ne morejo uporabljati mitotičnega cikla. Včasih amitoza povzroči nastanek večjedrnih celic.
Mitoza
To je posredna jedrska cepitev. Najpogosteje ga najdemo v evkariontskih celicah. Glavna razlika med tem postopkom je, da hčerinske celice in matična celica vsebujejo enako število kromosomov. S temv telesu se vzdržuje potrebno število celic, možni pa so tudi procesi regeneracije in rasti. Flemming je bil prvi, ki je opisal mitozo v živalski celici.
Proces delitve jedra v tem primeru delimo na interfazo in neposredno mitozo. Interfaza je stanje mirovanja celice med delitvami. Lahko ga razdelimo na več faz:
1. Predsintetično obdobje - celica raste, v njej se kopičijo beljakovine in ogljikovi hidrati, aktivno se sintetizira ATP (adenozin trifosfat).
2. Sintetično obdobje – genetski material se podvoji.
3. Postsintetično obdobje - celični elementi se podvojijo, pojavijo se beljakovine, ki sestavljajo delilno vreteno.
faze mitoze
Delitev jedra evkariontske celice je proces, ki zahteva nastanek dodatne organele – centrosoma. Nahaja se ob jedru, njegova glavna funkcija pa je tvorba nove organele – delitvenega vretena. Ta struktura pomaga enakomerno porazdeliti kromosome med hčerinskimi celicami.
Obstajajo štiri faze mitoze:
1. Profaza: kromatin v jedru se kondenzira v kromatide, ki se zberejo blizu centromere in tvorijo kromosome v parih. Jedrca razpadejo in centriole se premaknejo na polove celice. Nastane fisijsko vreteno.
2. Metafaza: kromosomi se vrstijo v liniji skozi središče celice in tvorijo metafazno ploščo.
3. Anafaza: kromatide se premikajo od središča celice do polov, nato pa se centromera razdeli na dva dela. Takšnegibanje je možno zaradi delitvenega vretena, katerega niti se krčijo in raztezajo kromosome v različne smeri.
4. Telofaza: Nastanejo hčerinska jedra. Kromatide se spet spremenijo v kromatin, nastane jedro in v njem - jedrca. Vse se konča z delitvijo citoplazme in nastankom celične stene.
Endomitoza
Povečanje genetskega materiala, ki ne vključuje delitve jedra, se imenuje endomitoza. Najdemo ga v rastlinskih in živalskih celicah. V tem primeru ne pride do uničenja citoplazme in lupine jedra, ampak se kromatin spremeni v kromosome in nato ponovno despiralizira.
Ta proces proizvaja poliploidna jedra s povečano vsebnostjo DNK. Podobno se dogaja v celicah rdečega kostnega mozga, ki tvorijo kolonije. Poleg tega obstajajo primeri, ko se molekule DNK podvojijo, število kromosomov pa ostane enako. Imenujejo se polytene in jih lahko najdemo v celicah žuželk.
Pomen mitoze
Mitotična jedrska delitev je način za vzdrževanje stalnega niza kromosomov. Hčerinske celice imajo enak nabor genov kot mati in vse značilnosti, ki so jim prisotne. Mitoza je potrebna za:
- rast in razvoj večceličnega organizma (iz zlitja zarodnih celic);
- premikanje celic iz spodnjih plasti v zgornje, pa tudi nadomeščanje krvnih celic (eritrociti, levkociti, trombociti);
- obnova poškodovanih tkiv (pri nekaterih živalih je sposobnost regeneracijenujen pogoj za preživetje, kot so morske zvezde ali kuščarji);
- nespolno razmnoževanje rastlin in nekaterih živali (nevretenčarjev).
mejoza
Mehanizem jedrske delitve zarodnih celic se nekoliko razlikuje od somatskega. Posledično se dobijo celice, ki imajo polovico manj genetskih informacij kot njihove predhodnice. To je potrebno za vzdrževanje konstantnega števila kromosomov v vsaki celici telesa.
Mejoza poteka v dveh fazah:
- stopnja zmanjšanja;
- enačbena stopnja.
Pravilni potek tega procesa je mogoč le v celicah z enakomernim nizom kromosomov (diploidni, tetraploidni, heksaroidni itd.). Seveda je še vedno mogoče izvesti mejozo v celicah z nenavadnim naborom kromosomov, vendar potem potomci morda ne bodo sposobni preživeti.
Prav ta mehanizem zagotavlja sterilnost v medvrstnih zakonih. Ker spolne celice vsebujejo različne sklope kromosomov, jim je zaradi tega težko združiti in ustvariti sposobne ali plodne potomce.
Prva delitev mejoze
Ime faz ponavlja tiste v mitozi: profaza, metafaza, anafaza, telofaza. Vendar obstajajo številne pomembne razlike.
1. Profaza: dvojni niz kromosomov izvaja serijo transformacij, ki potekajo skozi pet stopenj (leptoten, zigoten, pahiten, diploten, diakineza). Vse to se zgodi zaradi konjugacije in križanja.
Konjugacija je združevanje homolognih kromosomov. Med njimi nastanejo leptotenitanke niti, nato se v zigotenu kromosomi povežejo v pare in tako dobimo strukture štirih kromatid.
Crossingover je proces navzkrižne izmenjave delov kromatid med sestrskimi ali homolognimi kromosomi. To se zgodi v fazi pahitena. Nastanejo križišča (chiasmata) kromosomov. Oseba ima lahko od petindvajset do šestinšestdeset takšnih izmenjav. Rezultat tega procesa je genetska heterogenost nastalega materiala ali variabilnost zarodnih celic.
Ko nastopi stopnja diplotene, se kompleksi štirih kromatid razgradijo in sestrski kromosomi se medsebojno odbijajo. Diakineza zaključi prehod iz profaze v metafazo.
2. Metafaza: kromosomi se vrstijo blizu ekvatorja celice.
3. Anafaza: Kromosomi, ki so še vedno sestavljeni iz dveh kromatid, se oddaljijo proti polom celice.
4. Telofaza: vreteno se pokvari, kar povzroči dve haploidni celici z dvakratno količino DNK.
Druga delitev mejoze
Ta proces se imenuje tudi "mitoza mejoze". V trenutku med dvema fazama ne pride do podvajanja DNK in celica vstopi v drugo profazo z enakim nizom kromosomov, ki jih je imela po telofazi 1.
1. Profaza: kromosomi se kondenzirajo, celično središče se loči (njegovi ostanki se razhajajo proti polom celice), jedrska ovojnica se uniči in nastane delitveno vreteno, ki se nahaja pravokotno na vreteno iz prve delitve.
2. Metafaza: kromosomi se nahajajo na ekvatorju, oblikovanimetafazna plošča.
3. Anafaza: kromosomi se razdelijo na kromatide, ki se razmaknejo.
4. Telofaza: v hčerinskih celicah nastane jedro, kromatide se despiralizirajo v kromatin.
Na koncu druge faze imamo iz ene matične celice štiri hčerinske celice s polovičnim naborom kromosomov. Če se mejoza pojavi v povezavi z gametogenezo (to je tvorba zarodnih celic), je delitev nenadna, neenakomerna in ena celica se oblikuje s haploidnim nizom kromosomov in tremi redukcijskimi telesi, ki ne nosijo potrebnih genetskih informacij. Potrebni so, da se v jajčecu in semenčici ohrani le polovica genskega materiala matične celice. Poleg tega ta oblika jedrske delitve zagotavlja nastanek novih kombinacij genov, pa tudi dedovanje čistih alelov.
Pri protozojih obstaja varianta mejoze, ko se v prvi fazi zgodi le ena delitev, v drugi pa prehod. Znanstveniki domnevajo, da je ta oblika evolucijski predhodnik normalne mejoze v večceličnih organizmih. Morda obstajajo drugi načini jedrske cepitve, za katere znanstveniki še ne vedo.
