Sisu
- TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
- Profaas
- Metafaas
- Anaphase
- Telofaas
- Tsütokinees
- Interfaas
- Rakkude tüübid
- Mitoos vs meioos
- Miks rakud jagunevad
- Mitoosi staadiumid
Iga elusolend koosneb rakkudest. Iga inimene alustab elu viljastatud inimese embrüona, milles on üks rakk ja tänu täiskasvanuikka jõudmiseks on see tänu rakkude jagunemisprotsessile, mida nimetatakse mitoosiks, kujunenud viieks triljoniks rakuks. Mitoos ilmneb alati, kui on vaja uusi rakke. Ilma selleta ei saaks teie keha rakud paljuneda ja elu, nagu teate, poleks olemas.
TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
Mitoos on rakkude jagunemise protsess, mille käigus üks rakk jaguneb kaheks geneetiliselt identseks tütarrakuks.Mitoosi viis etappi on faasid, faasid, metafaasid, anafaasid ja teofaasid.
Profaas
Mitoos algab profaasiga, mis toimub pärast esialgset ettevalmistavat etappi, mis toimub faasidevahelisel ajal - "puhkefaas" rakkude jagunemise vahel.
Varase faasi ajal rakk hakkab mõnda struktuuri lagundama ja looma teisi, valmistudes kromosoomide jagunemiseks. Faasidevahelised dubleeritud kromosoomid kondenseeruvad, mis tähendab, et need tihenevad ja tihedalt haavad. Tuumaümbris laguneb jaguneva raku servadele moodustub mitootilise spindlina tuntud seade. Spindel koosneb tugevatest valkudest, mida nimetatakse mikrotuubuliteks ja mis on osa rakkudest "luustik" ja juhivad raku jagunemist läbi pikenemise. Spindl pikendab järk-järgult faasi ajal. Selle roll on kromosoomide korraldamine ja mitoosi ajal nende liikumine.
Profaasietapi lõpus laguneb tuumaümbris ja mikrotuubulid jõuavad igast raku poolusest raku ekvaatorini. Kinetokoored, kromosoomide tsentromeeride spetsialiseeritud piirkonnad - DNA piirkonnad, kus õdekromatiidid on kõige tihedamalt ühendatud - kinnituvad mikrotubulite tüüpi, mida nimetatakse kinetokoorseteks kiududeks. Need kiud interakteeruvad spindli polaarkiududega, mis ühendavad kinetokoore polaarkiududega, mis julgustab kromosoome rändama raku keskpunkti poole. Protsessi seda osa nimetatakse mõnikord prometafaasiks, kuna see toimub vahetult enne metafaasi.
Metafaas
Metafaasi staadiumi alguses rivistuvad kondenseerunud kromosoomide paarid pikliku raku ekvaatori kohale. Kuna need on kondenseerunud, saavad nad hõlpsamini liikuda ilma sassis.
Mõned bioloogid eraldavad metafaasid tegelikult kahte faasi: prometafaas ja tõeline metafaas.
Prometafaasi ajal kaob tuumamembraan täielikult. Seejärel algab tõeline metafaas. Loomarakkudes joonduvad kaks tsentrioolide paari raku vastaspoolustele ja polaarkiud jätkavad poolustest raku keskpunkti. Kromosoomid liiguvad juhuslikult, kuni nad kinnituvad tsentromeeride mõlemalt küljelt polaarkiudude külge.
Kromosoomid joonduvad metafaasiplaadil spindli poolustega täisnurga all ja hoitakse seal polaarkiudude võrdsete jõudude poolt, avaldades survet kromosoomide tsentromeeridele. (Metafaasiplaat ei ole füüsiline struktuur - see on lihtsalt termin tasapinnale, kus kromosoomid rivistuvad.
Enne anafaasietappi siirdumist kontrollib rakk, kas kõik kromosoomid asuvad metafaasiplaadil ja nende kinetokoorid on õigesti mikrotuubulitega kinnitatud. Seda nimetatakse spindli kontrollpunktiks. See kontrollpunkt tagab, et kromosoomipaarid, mida nimetatakse ka õdekromatiidideks, jagunevad anafaasi staadiumis ühtlaselt kahe tütarraku vahel. Kui kromosoom ei ole õigesti joondatud või kinnitatud, peatub rakk jagunemiseni, kuni probleem on lahendatud.
Harvadel juhtudel ei peata rakk jagunemist ja mitoosi ajal tehakse vigu. See võib põhjustada DNA muutusi, mis võivad potentsiaalselt põhjustada geneetilisi häireid.
Anaphase
Anafaasi ajal tõmmatakse õdekromatiidid pikliku raku vastaspoolustesse (otstesse). Neid koos hoidev valgu "liim" laguneb, lastes neil lahku minna. See tähendab, et raku DNA koopiad asuvad mõlemal pool rakku ja on valmis täielikult jagunema. Igal õel kromatiidil on nüüd oma "täielik" kromosoom. Neid nimetatakse nüüd tütarkromosoomideks. Selles etapis lühenevad mikrotuubulid, mis võimaldab alustada rakkude eraldamise protsessi.
Tütarkromosoomid liiguvad spindli mehhanismi kaudu, et jõuda rakkudesse, mis asuvad vastaspoolustel. Kui kromosoomid lähenevad poolusele, rändavad nad kõigepealt tsentromeeris ja kinetokoore kiud lühenevad.
Teofaasiks valmistumiseks liiguvad kaks rakuposti üksteisest kaugemale. Anafaasi lõppedes sisaldab iga poolus kromosoomide täielikku kollektsiooni.
Sel hetkel algab tsütokinees. See on algsete rakkude tsütoplasma jagunemine ja see jätkub teofaasi etapis.
Telofaas
Telofaasi staadiumis on rakkude jagunemine peaaegu täielik. Tuumaümbris, mis oli varem lagunenud, et mikrotuubulitel oleks juurdepääs kromosoomidele ja jaguneva raku ekvaatorisse, värvatakse kahe uue tuumaümbrisena eraldatud õdekromatiidide ümber.
Polaarkiud pikenevad edasi ja tuumad hakkavad moodustuma vastaspoolustel, luues tuumaümbrised lähterakkude tuumaümbrise ülejäänud osadest ja endomembraanse süsteemi osadest. Mitootiline spindl jaguneb selle ehitusplokkideks ja moodustub kaks uut tuuma - üks iga kromosoomikomplekti kohta. Selle protsessi käigus taastuvad tuumamembraanid ja nukleoolid ning kromosoomide kromatiinikiud avanevad, pöördudes tagasi oma varasema stringilaadse vormi juurde.
Pärast telofaasi on mitoos peaaegu täielik - ühe raku geneetiline sisu on jagatud võrdselt kaheks rakuks. Kuid raku jagunemine pole lõppenud enne, kui toimub tsütokinees.
Tsütokinees
Tsütokinees on rakkude tsütoplasma jagunemine, mis algab enne anafaasi lõppu ja lõpeb vahetult pärast mitoosi telofaasi staadiumi.
Loomarakkudes sisalduva tsütokineesi ajal pigistavad valkude tsükkel aktiin ja müosiin (samad valgud, mida leidub lihastes) pikliku raku kaheks täiesti uueks rakuks. Pigistamise eest vastutab valgust nimega aktiin tehtud filamendiriba, moodustades kortsu, mida nimetatakse lõhestatud vaguks.
Protsess on taimerakkudes erinev, kuna neil on rakusein ja nad on sel viisil jagunemiseks liiga jäigad. Taimerakkudes moodustub raku keskosas struktuur, mida nimetatakse rakuplaadiks, jaotades selle kaheks uue seinaga eraldatud tütarrakkudeks.
Sel hetkel jaguneb tsütoplasma, vedelik, milles kõiki raku komponente vannitatakse, võrdselt kahe uue tütarraku vahel. Iga tütarrakk on geneetiliselt identne, sisaldades oma tuuma ja organismide DNA täielikku koopiat. Tütarrakud alustavad nüüd oma rakulist protsessi ja võivad mitoosiprotsessi ise korrata sõltuvalt sellest, millest nad saavad.
Interfaas
Ligi 80 protsenti rakkude elukestvusest kulub vahefaasis, mis on etapp mitootiliste tsüklite vahel.
Interfaasi ajal jagunemist ei toimu, kuid rakk läbib kasvuperioodi ja valmistub jagunemiseks. Rakud sisaldavad palju valke ja struktuure, mida nimetatakse organellideks, mis peavad kahekordistamise ettevalmistamisel replitseeruma. Selle faasi ajal dubleerub raku DNA, luues igast DNA ahelast kaks koopiat, mida nimetatakse kromosoomiks. Kromosoom on DNA molekul, mis kannab kogu organismi pärilikku teavet või osa sellest.
Interfaas ise jaguneb erinevateks faasideks: G1 faas, S faas ja G2 faas. Gl faas on periood enne DNA sünteesi, mille jooksul raku suurus suureneb. Gl-faaside ajal rakud kasvavad ja jälgivad oma keskkonda, et teha kindlaks, kas nad peaksid algatama veel ühe rakujagunemise ringi.
Kitsas S-faasis sünteesitakse DNA. Sellele järgneb G2 faas, kui rakk sünteesib valke ja suureneb jätkuvalt. G2 faasi ajal kontrollivad rakud veendumaks, et DNA replikatsioon on edukalt lõpule jõudnud, ja teevad vajalikud parandused.
Mitte kõik teadlased ei klassifitseeri interfaasi mitoosi staadiumiks, kuna see pole aktiivne staadium. See ettevalmistav etapp on siiski vajalik enne rakkude tegelikku jagunemist.
Rakkude tüübid
Prokarüootsed rakud, näiteks bakterid, läbivad sellist tüüpi rakkude jagunemist, mida nimetatakse binaarseks lõhustumiseks. See hõlmab rakkude kromosoomide replikatsiooni, kopeeritud DNA eraldamist ja lähterakkude tsütoplasma lõhenemist. Binaarne lõhustumine loob kaks uut lahtrit, mis on identsed algse lahtriga.
Teisest küljest võivad eukarüootsed rakud jaguneda kas mitoosi või meioosi kaudu. Mitoos on tavalisem protsess, kuna meioosi saavad läbi viia ainult sugulisel teel paljunevad eukarüootsed rakud. Kõik eukarüootsed rakud, olenemata nende suurusest või rakkude arvust, võivad läbida mitoosi. Elusorganismi rakke, mis ei ole reproduktiivrakud, nimetatakse somaatilisteks rakkudeks ja need on olulised eukarüootsete organismide ellujäämiseks. On ülioluline, et somaatilised vanemate ja järglaste (tütar) rakud ei erineks üksteisest.
Mitoos vs meioos
Rakud jagunevad mitoosi ajal, moodustades diploidsed rakud (rakud, mis on identsed) ja lähterakk. Inimesed on diploidsed, mis tähendab, et neil on igast kromosoomist kaks koopiat. Nad pärivad emalt iga kromosoomi ühe ja isalt ühe eksemplari. Mitoosi kasutatakse kasvu, paranemise ja aseksuaalse paljunemise jaoks.
Meioos on veel üks rakkude jagunemise tüüp, kuid meioosi ajal toodetud rakud erinevad nendest, mis toodetakse mitoosi ajal.
Meioosi kasutatakse meeste ja naiste sugurakkude - rakkude, mille kromosoomide arv on normaalsest poole väiksem, tootmiseks - neid kasutatakse ainult seksuaalseks paljunemiseks. Inimese keharakk sisaldab 46 kromosoomi, mis on paigutatud 23 paari. Sugurakud on sperma või munarakud ja sisaldavad ainult 23 kromosoomi. Seetõttu nimetatakse meioosi mõnikord reduktsioonijaotuseks.
Meioos tekitab neli tütarrakku. Need on haploidsed rakud, mis tähendab, et nad sisaldavad algses rakus poole kromosoomide arvust. Kui sugurakud viljastamise ajal ühinevad, muutuvad need haploidsed rakud diploidseteks rakkudeks. Siit leiate lisateavet rakkude kasvu ja seksuaalse taastootmise mitoosi ja meioosi sarnasuste ja erinevuste kohta.
Miks rakud jagunevad
Kõik organismid peavad tootma geneetiliselt identseid tütarrakke. Üherakulised organismid teevad seda paljunemiseks. Kõik toodetud rakud on eraldi organism. Mitmerakulised organismid jagavad rakke kolmel põhjusel: kasvamine, paranemine ja asendamine.
Mitmerakulised organismid võivad kasvada kahel viisil - suurendades nende rakkude suurust või suurendades rakkude arvu. See viimane võimalus saavutatakse mitoosi kaudu.
Mitoos on oluline osa kogu rakutsüklist, kuna see on koht, kus rakk edastab oma geneetilise teabe tütarrakkudele. Jagunemine tagab ka uute rakkude asendatavuse, kui organismi vanemad rakud surevad.
Kui rakud on kahjustatud, tuleb need parandada. Need asendatakse identsete lahtritega, mis on võimelised tegema täpselt sama tööd.
Kõik lahtrid tuleb mingil eluperioodil välja vahetada. Punased verelibled püsivad umbes kolm kuud ja naharakud veelgi vähem. Identsed rakud jätkavad nende asendatud rakkude tööd.
Mitoosi staadiumid
Mitoos toodab kahte identse geneetilise materjaliga tütarrakku. Samuti on nad geneetiliselt identsed vanemrakuga. Mitoosil on viis erinevat etappi: interfaas, profaas, metafaas, anafaas ja telofaas. Rakkude jagunemise protsess on täielik alles pärast tsütokineesi, mis toimub anafaasi ja teofaasi ajal. Iga mitoosi staadium on vajalik rakkude replikatsiooniks ja jagunemiseks.