A sejtosztódás bemutatása
A sejtosztódás az a folyamat, amelynek során egy élő sejt egy sejtből két sejtre szaporodik. Az osztódás előtti sejteket anyasejteknek, az osztódás után keletkező új sejteket pedig leánysejteknek nevezzük. Általában két lépést foglal magában: a magosztódást és a citokinézist. A mitózis során az anyasejtek átadják a genetikai anyagot a leánysejteknek. Az egysejtűeknél a sejtosztódás az egyedek szaporodását jelenti. A többsejtű szervezetekben a sejtosztódás az egyedek növekedésének, fejlődésének és szaporodásának alapja. A prokarióta sejtek osztódásáról keveset tudunk, és csak néhány baktérium osztódásáról van néhány konkrét ismeret. A prokarióta sejtek nem rendelkeznek sem magmembránnal, sem magmaghártyával. Csupán egy körkörös DNS-molekula alkot egy nukleáris régiót, más néven pszeudonukleuszt, amely magszerű funkcióval rendelkezik. A kvázimag molekulája vagy a plazmamembránhoz kapcsolódik, vagy a plazmamembrán behatolásával kialakított plazmamembránhoz kapcsolódik. A plazmamembránt intermembránnak is nevezik. A replikált DNS-t is ketté másolták. Később a két intertestium a közöttük lévő plazmamembrán növekedése miatt fokozatosan távozik, és a hozzájuk kapcsolódó két DNS-molekula ekkor széthúzódott, és minden DNS-hurok egy-egy intertestiumhoz kapcsolódik. A sejtmembrán a két széthúzott DNS-hurok között középen növekszik, és olyan membránt képez, amely végül egy sejtet két sejtre oszt. Az eukarióta sejtek a magosztódás állapota szerint mitózisra, meiózisra és amitózisra oszthatók. A mitózis az eukarióta sejtosztódás alapvető formája. A meiózis a kromoszómák csírasejtekre történő osztódásának folyamata.
A különböző típusú sejtosztódások folyamata és a sejtosztódás szabályozása
A következőkben röviden bemutatjuk a közös osztódási módot. Mivel a kromoszómák nem szabályosan oszlanak el, problémát jelent, hogy a genetikai anyag nem osztható el egyenletesen. Ez egy abnormális osztódási mód. Az amitózis a sejtosztódás legkorábbi módja. Az amitózisban a nukleolus és a maghártya nem tűnik el, nem jelennek meg kromoszómák, és nem alakul ki orsó a citoplazmában. Természetesen a kromoszómák replikációjának folyamata és egyenletes szétosztása a leánysejtekben nem látható. A sejtek azonban amitózison mennek keresztül, a kromoszómák is replikálódnak, és a sejtek megnagyobbodnak. Amikor a sejtmag térfogata megduplázódik, a sejtek osztódnak. Ami azt illeti, hogy a sejtmagban lévő genetikai anyag DNS-e hogyan oszlik el a leánysejtekben, további kutatásokra van szükség. Az amitózis a legegyszerűbb módja az osztódásnak. Korábban úgy gondolták, hogy az amitózis főként az alacsonyabb és magasabb rendű szervezetek öregedő vagy beteg sejtjeiben fordul elő, de később kiderült, hogy az állatok és növények normális szöveteiben sokkal elterjedtebb. Az amitózist megfigyelték az állati hám laza kötőszövetében, az izomszövetben és a májszövetben, valamint a növényi parenchima epidermális növekedési pont és endospermium sejtjeiben. Az aszexuális osztódás szintén gyakori osztódási forma, és ez a fajta szaporodás az egysejtűeknél is gyakori, de a különböző egysejtűeknél a szaporodás során a mag osztódásának módja eltérő, és a következő módok szerint csoportosítható: Az amitózis, más néven közvetlen osztódás, a sejtosztódás egyik legegyszerűbb módja. Az osztódás teljes folyamata során nem történik változás az orsóban és a kromoszómában. Ez a fajta osztódás a leggyakoribb a prokarióták, például a baktériumok és a cianobaktériumok osztódásánál és szaporodásánál. A prokarióta sejtek osztódása két szempontot foglal magában: a sejtek DNS-ének szétosztását, amely lehetővé teszi, hogy az osztódó leánysejtek a genetikai anyag teljes készletét megkapják a szülői sejtektől; és a sejteket két egyenlő részre osztó citokinézist. A megkettőződött két DNS-molekula a plazmamembránhoz kapcsolódik. A sejtek növekedése során a két DNS-molekula széthúzódik. A sejtek osztódásakor a sejtfal és a plazmamembrán összecsukódik, és az anyasejtek végül két egyenlő leánysejtre oszlanak. A mitózis folyamata sokkal bonyolultabb, mint az amitózis, és a többsejtű biológiai sejtosztódás fő módja. A felső részen a magmembrán középen befelé zsugorodik, és egy homorú barázdát képez. A vályúban a citoplazma a mikrotubulusok által azonos irányba rendezett orsó alakú szerkezetként jelenik meg, szabályozza a magmembránt és a kromoszómákat, leánymagokra válik szét, és végül két részre válik szét. Amikor a szemféreg tábor osztódik szaporodáskor, a sejtmag mitózison megy keresztül. Az osztódási folyamat során a magmembrán nem tűnik el, és a sejtmag két leánymagra zsugorodik a sejtmag közepén. Az eredetiben flagellák, a másikban pedig új flagellák nőnek, két szemférget alkotva. Amikor az amőba egy bizonyos méretre nő, osztódáson és szaporodáson megy keresztül. Ahogy a sejtmag középső része összehúzódik, a kromoszóma szétoszlik a leánymagban, majd a citoplazma kettéválik, és a sejt két utód egyedre oszlik. A nukleáris amitózis és mitózis formájában történő aszexuális osztódás és szaporodás legjellemzőbb képviselője a Paramecium, a Paramecium nemzetségbe tartozó egysejtű ciliáták. A sejtben kétféle sejtmag létezik, nevezetesen a nagy mag és a kis mag. A kis mag a reproduktív mag, a nagy mag pedig a tápmag. Amikor a parameciák aszexuálisan szaporodnak, a kis sejtmag nukleáris mitózison megy keresztül, míg a nagy sejtmag filamentummentes hasadáson megy keresztül, majd a parameciák középen két új egyedre osztódnak. A mitózis, más néven indirekt osztódás az osztódás egyik leggyakoribb módja. A mitózis egy folyamatos osztódás, amelyet általában magosztódásra és citokinézisre osztanak. A mitózis folyamata magában foglalja a maghasadást (hosszú idő), és a maghasadás folyamatos folyamat. Az elbeszélés megkönnyítése érdekében a maghasadást mesterségesen négy szakaszra osztjuk: pre-, mid-, post- és end-időszakra. A mitózis egyes szakaszainak jellemzői a következők (növényi sejteket véve példának). Intervallum: G1, S, G2 szakaszokra oszlik, főleg a DNS-replikáció és a kapcsolódó fehérjeszintézis, a magmembrán nukleóliumok fokozatosan eltűnnek. Korai szakasz: a sejtmagban lévő kromatin kromoszómává sűrűsödik, a nukleolus felbomlása teljesen eltűnik, a sejtmaghártya felreped, és elkezd kialakulni az orsó. Középső stádium: A középidő az az időszak, amikor a kromoszómák az ekvatoriális lemezen rendeződnek el, és az orsó teljesen kialakul. Késői stádium: A késői stádium az az időszak, amikor az egyes kromoszómák két kromatidája elválik egymástól, és az orsó vonzása alatt az egyenlítőről a sejt két pólusa felé mozog. Végső stádium: A két almagi sejtmag kialakulásának és a citoplazma osztódásának időszaka. A kromoszóma bomlása, megjelenik a maghártya, az egyenlítői lemezhelyzetből sejtlemez alakul ki, és a későbbiekben új sejtfal képződik. Az ekvatoriális lemezen felhalmozódott orsófonalat filmképző testnek nevezzük. Az állati sejtek olyanok, mint a növényi sejtek, azzal a különbséggel, hogy az állati sejteknek van egy központi testük, amely csillagsugarat bocsát ki az orsó kialakításához, és a növényi sejtek közvetlenül bocsátanak ki egy orsót két szakaszból. A mitózis végén az állati sejt sejtmembránja befelé visszahúzódik, és két leánysejtet képez. A növényi sejt az egyenlítői lemezen sejtlemezt képez (virtuális képzelet), és a sejt két leánysejtre osztódik. Citoplazmatikus osztódás (rövid idő): A maghasadás késői szakaszában a citoplazmatikus osztódás akkor kezdődik, amikor a kromoszóma megközelíti a pólust. A két leánymag közötti folytonos fonalhoz több rövid orsó csatlakozik, így egy hordószerű, orsóval sűrűn megtömött régiót alkot, amelyet filmképzőnek nevezünk. A mikrotubulusok száma megnő, és a filmképző testben a Golgi-apparátusból és az endoplazmatikus retikulumból származó vezikulumok (köztük poliszacharidok) vannak, amelyek a mikrotubulusok iránya mentén többmagvú anyagokat gyűjtenek össze, olvadnak össze és bocsátanak ki, hogy sejtlemezt alkossanak. A közepétől a periféria felé haladva, amíg az anyasejtfalhoz csatlakozik, az elsődleges sejtfal intercelluláris rétegévé válik, és a vezikulum kapszulájából kialakul az új plazmamembrán. Az új sejtfal kialakulása után a két újonnan képződött sejtmag és az őket körülvevő citoplazma két leánysejtre válik szét. A mitózis minden anyasejtet két, lényegében azonos leánysejtre tud osztani sejtosztódás útján. A leánysejtek száma, alakja és mérete azonos. Az egyes kromatidákban található genetikai információ alapvetően megegyezik az anyasejtekével, így a leánysejtek megközelítőleg ugyanazt a genetikai információt szerzik meg az anyasejtből. A fajok viszonylag stabil kariotípust és genetikai stabilitást tartanak fenn. Az ivaros szaporodáshoz az amfoterikus ivarsejtek kombinációja szükséges, hogy zigóta alakuljon ki, amelyből aztán új egyed fejlődik ki. Az ivarsejtekben a kromoszómák száma fele a szomatikus sejtekének. Mivel az ivarsejtek, spermiumok vagy petesejtek kialakulásakor a kromoszómák száma a felére csökken, az eredeti sejteknek meiózison kell átesniük.
A sejtosztódás funkciója
A sejtek szaporodásán kívül a sejtosztódás speciális sejtek kialakítására is képes. A herében számos primordiális csírasejt, nevezetesen spermatogónia keletkezik mitózis útján. A mitózis jellemzői szerint ismert, hogy a spermatogóniák kromoszómáinak száma megegyezik a szomatikus sejtek kromoszómáinak számával. A spermatogónia fázisban a kromoszómák replikációját végezték. Amikor a hím állat ivarérett, a herében lévő spermatogónia egy része meiózisba kezd. A meiózist követően spermiumsejtek képződnek, és a spermiumsejtek denaturálódnak, hogy hímivarsejteket, spermiumokat képezzenek. A petesejtek a petefészekben képződnek, és a folyamat alapvetően ugyanaz, mint a spermiumképződés folyamata, de vannak különbségek is. A petesejt, amelynek kromoszómaszáma szintén a felére csökken a petesejthez képest. A sejtek nagyméretűek, gömb alakúak, úszásra képtelenek, sok sárgáját tartalmazzák, tápanyagokban gazdagok, így a megtermékenyítés után új egyedek kialakulását biztosítják.
Hivatkozás
- Le B S, Le B R. Epithelsejtosztódás – szaporodás érintésvesztés nélkül. Journal of Cell Science. 2014, 127(24):5127-37.
- Heyman J, Cools T, Vandenbussche F, et al. ERF115 Controls Root Quiescent Center Cell Division and Stem Cell Replenishment. Science. 2013, 342(6160):860-863.
- Fukagawa T. Cell Division: A New Role for the Kinetochore in Central Spindle Assembly. Current Biology. 2015, 25(13)R554-R557.
- Coelho M, Tolić I M. Asymmetric damage segregation at cell division via protein aggregate fusion and attachment to organelles. Bioessays. 2015, 37(7):740-747.