Sisu
- TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
- Mitoos vs meioos
- Mitoosi 4 etappi
- Profaas: tuumamembraan lahustub
- Metafaas: spindlikiud kinnituvad kromosoomide külge
- Anaphase: kui õde kromatiidid eralduvad
- Telofaas: moodustuvad uued tuumamembraanid ja rakud jagunevad
Kõik elusad asjad koosnevad rakkudest. Mõnel on ainult üks rakk, näiteks bakterid, arhaea, mõnel aga taimed, seened ja muud üherakulised organismid. Paljud elusolendid on mitmerakulised, sealhulgas kõik loomad ja enamik taimeliike. Kuid kõik liigid alustavad elu üherakulisena, isegi inimesed. Ilma rakkude jagunemiseta ei saaks elu eksisteerida. Organismid kasutavad rakkude jagunemist nii paljunemiseks kui ka kasvamiseks (kui organism koosneb rohkem kui ühest rakust). Teie keha rakud on sageli või valmistuvad jagunema; mõned lahutavad oma rakuelu jooksul kümneid kordi. Muud lahtrid on kogu elu teiega ja ainus aeg, kui nad lahkuvad, eraldatakse teisest lahtrist.
Ehkki rakkude jagunemiskiirus on erinev, on hoolikalt koreograafiliselt kasvatatud kasvu ja rakkude jagunemise viis rakkudest erinev, sõltumata sellest, kas see toimub kasvavas inimese embrüos või kolledži üliõpilastel, kes ootavad purunenud luu paranemist või isegi hiljuti aias istutatud seemnetel, mis alles hakkavad tärkama. Seda pidevalt korduvat rutiini nimetatakse rakutsükliks ja see koosneb kahest põhietapist: interfaas ja mitoos. Need kaks etappi hõlmavad mitut etappi. Mitoos on rakutsükli faas, kus rakk kopeerib oma geneetilise teabe ja dubleerib tuuma, nii et rakk saab jagada kaheks.
TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
Rakutsükkel on elusate rakkude pidev korduv funktsioon, milles nad kasvavad ja jagunevad. Rakutsükli esimene faas on interfaas, mis koosneb kolmest etapist: tühimiku faas 1, sünteesi faas ja lõhefaas 2. Teine faas on mitoos, millel on neli etappi: profaas, metafaas, anafaas ja teofaas. Mitoosi ajal paljuneb tuum oma geneetilist materjali ja jaguneb, mille tulemuseks on kaks identset tütarrakku.
Mitoos vs meioos
Inimesed ajavad segi mitosoosi ja meioosi. Need on tihedalt seotud mõisted, kuna mõlemad on seotud rakkude jagunemisega, kuid need on ka erinevad protsessid, mille tulemused on põhimõtteliselt erinevad. Oluline on teada erinevust. Rakutsükkel on pidevalt uuenev protsess, mille käigus organismi rakud kasvavad, valmistuvad jagunemiseks, jagunevad ja algavad uuesti. Mitoos on rakutsükli faas, milles nad jagunevad. Rakkudel on nn ploidia arv - seda on kromosoomide arv rakus. Seda tähistab muutuja N. Inimestel on rühmitatud kromosoomid paarikaupa, mis muudab inimese rakud (välja arvatud paljunemisrakud) diploidseks ehk 2N. Mitoosi tulemuseks on kaks tütarrakku, mis mõlemad on geneetiliselt identsed algse rakuga ja millel mõlemal on ka 2N ploidsusarv. Mõnede liikide korral võib mitoos põhjustada tütarrakke, mille arv on näiteks 4N või 7N või N, kuid neil on alati sama ploidiarv kui vanematel rakkudel.
Meioos on eraldi rakkude jagunemise protsess liikides, mis tegelevad seksuaalse paljunemisega. Seda kasutatakse gametogeneesi jaoks, mille abil keha loob sugurakke ehk sugurakke. Inimestel on need rakud spermatosoidid (sperma) ja munarakud (munad). Tütarrakkude genereerimiseks läbib 2N rakk rakkude jagunemise etappe, mis on sarnased, kuid mitte samad kui mitoosi korral. Nii mitoosi kui ka meioosi korral põhjustab rakkude jagunemine emaraku asendamise tütarrakkudega. Erinevalt mitoosist annab meioos tulemuseks neli tütarrakku, mitte kahte ja need pole üksteisega identsed, kuna nad rekombineerivad oma geneetilist teavet. Lisaks on igal neljal tütarrakul ploidiline arv N.
Kuna paljud liigid ei ole inimeste moodi diploidsed, ei pruugi teiste liikide sugurakkude tütarrakkudes olla N ploidiaarvu, kuid need on pooled või haploidsed, sõltumata lähteraku ploidsuse arvust. Selle põhjuseks on asjaolu, et seksuaalse paljunemise ajal sulandub üks neist haploidsetest sugurakkudest indiviidilt, tavaliselt erinevast soost, haploidse sugurakuga, moodustades ainulaadse genoomiga diploidse zigoodi.Inimestel juhtub see siis, kui sperma sulandub munaga, alustades rasedust. Saadud zygote kasvab embrüoks ja seejärel looteks ning sündinud inimesel on meioosi ajal toimuva geneetilise rekombinatsiooni tõttu erinev geneetiline kood kui kellelgi varem. Siit leiate lisateavet rakkude kasvu ja seksuaalse taastootmise mitoosi ja meioosi sarnasuste ja erinevuste kohta.
Mitoosi 4 etappi
Mitoosi neli etappi on:
Neid tuntakse ka kui mitoosi faase või mitoosi alafaase. Mõnikord lisatakse esimese ja teise vahele etapp, mida nimetatakse prometafaasiks. Sõltumata sellest, kui palju etappe kirjeldatakse, on jaotused inimtegevusel põhinevad jagunemised, mis ei mõjuta rakutasandil toimuvat. Teadlaste arvates on need etapid kasulikud mikrobioloogia mõistmiseks ja üksteisega suhtlemiseks. Looduses toimub rakutsükkel aga sujuvalt ja pidevalt, ilma pausideta, et anda märku metafaasi lõpust ja anafaasi algusest. Enne mitoosi algust peab interfaas lõppema. Interfaas on rakutsükli osa, milles rakk kasvab ja teeb oma tööd, olenemata sellest, kas tegemist on närvirakuga, silelihasrakuga või taime varre vaskulaarse koe rakuga. Interfaase on kolm etappi ja need on järgmised:
Lünga faasides rakk kasvab. S-faasi ajal jätkab rakk oma igapäevaseid ülesandeid, kuid replitseerib ka oma DNA-d. See tähendab, et see loob iga genoomi kromosoomi koopia. S-faasi lõpuks on tuumas kaks korda rohkem kromosoome. Kromosoomi iga identne koopia on seotud millegagi, mida nimetatakse tsentromeeriks, ja nüüd nimetatakse kogu paari kromosoomiks, samas kui iga indiviidi nimetatakse õdekromatiidiks. Nad püsivad sellisena kuni mitoosini, mis algab 2. lüli lõpus.
Profaas: tuumamembraan lahustub
Profaas on mitoosi neljast etapist esimene ja pikim. Profaasil kulub inimese rakkudes toimumiseks umbes 36 minutit. Tsentrid, mis on mikrotuubulitest koosnevad struktuurid ja asuvad raku tuuma lähedal, liiguvad raku vastaskülgedele. Tsentrioolid on osa suurematest struktuuridest, mida nimetatakse tsentrosoomideks. Hiljem mängivad need tuuma jaotamisel olulist rolli. Tuumaümbris lahustub, jättes kromosoomid vabalt ujuma. DNA kondenseerub kromatiini ahelate ümber väga tihedalt, muutes kromosoomid piisavalt mahukateks, et neid mikroskoopide all näha oleks. Muul ajal rakutsükli ajal pole need nähtavad. See kondenseerumine lihtsustab tuumajaotust, kui kromosoomid hakkavad hilisemas etapis rakus ringi liikuma.
Metafaas: spindlikiud kinnituvad kromosoomide külge
Metafaas on lühike etapp, mis kestab vaid kolm minutit. Metafaasi ajal jõuavad kromosoomidesse mikrotuubulid, mis kasvavad (replitseeruvad) tsentrioolidest raku poolustel. Nad hakkavad kinnituma kromosoomidele. Need kinnituvad tsentromeerides asuvate valkude kimpudele, mida nimetatakse kinetokoorideks. Mikrotuubusid nimetatakse ka spindlikiududeks. Tsentrioolidest kasvab ka teisi spindlikiudusid, mis ei kinnitu kromosoomide külge, vaid jõuavad vastasküljest kasvavate spindlikiudude külge ja kinnituvad üksteisega. Kromosoomidega kinnituvaid spindlikiudusid nimetatakse kinetokoorseteks mikrotuubuliteks, samas kui neid, mis kinnituvad üksteisega, nimetatakse interpolaarseteks mikrotuubuliteks. Kinetokoore mikrotuubulid joondavad kromosoomid mööda raku keskmist tasapinda, mida nimetatakse metafaasiplaadiks. See on kujuteldav joon, mis jääb raku poolustel asuvate keskjoonte vahele. Kromosoomid joonduvad mööda seda plaati järgmiseks etapiks valmistumiseks. Mõned teadlased märgivad vahefaasi enne metafaasi, mida nimetatakse prometafaasiks, mis võtab mõned profaasi ja mõned metafaasi tunnused, samas kui paljud teadlased seda ei tee.
Anaphase: kui õde kromatiidid eralduvad
Mitoosi kolmandat etappi nimetatakse anafaasiks. Nagu metafaas, kestab see vaid kolm minutit. Afaas algab alles siis, kui metafaasi ajal on täidetud teatud tingimused. Igal kromosoomil on tsentromeer, mis seob õdekromatiidid omavahel. Metafaasi ajal peab kromosoomi tsentromeeriga kinnituma igast tsentrosoomist eralduv spindlikiud - raku vastaspooluste teljed. Rakk ei liigu edasi anafaasi, kuni iga kromosoomi külge on kinnitatud kaks spindlikiudu. Kui mõlemal kromosoomil olevad mõlemad spindlid on samast tsentrosoomist, takistab see ka raku liikumist anafaasi. Rakutsüklil on palju kontrollpunkte, veendumaks, et vigu ei juhtuks, kuna vead põhjustavad geneetilisi mutatsioone.
Metafaasi ajal kinnitati kõik spindlikiud tsentromeeri külge nii, et see kinnitati ühe või teise õe kromatiidi külge. Anafaasi ajal lühenevad spindli kiud, mis põhjustab õdekromatiidide eraldumist ja üksteisest eemaldumist raku vastaskülgede poole. Kui need eralduvad, siis lõheneb ka tsentromeer, pool iga õe kromatiidi moodustades. Ploidsusarv on alati arv, kui palju kromosoome on rakus, ja kromosoomide arv on alati arv, kui palju tsentromeere on rakus. Kui tsentromeerid jagunesid kaheks, muutusid nad mõlemad oma tsentromeeriks ja see tähendab, et igast õdekromatiidist sai oma kromosoom. See omakorda tähendab, et ploidia arv on praeguseks kahekordistunud. Inimese somaatilises (mittepaljunevas) rakus, kus enne oli 2N või 46 kromosoomi, on nüüd 4N või 92 kromosoomi. Nelikümmend kuus liiguvad kambri ühte otsa ja nelikümmend kuus teise otsa. Anafaasi ajal töötavad ka interpolaarsed mikrotuubulid raku tõukamiseks ja tõmbamiseks, nii et see venib ja muutub piklikuks. See suurendab kahe tsentrosoomi vahelist kaugust.
Telofaas: moodustuvad uued tuumamembraanid ja rakud jagunevad
Telofaas on mitoosi nelja etapi lõpp ja kestab inimese rakkudes 18 minutit. Kromosoomid lõpetavad migratsiooni raku kahe pooluse poole. Inimese rakus tähendab see, et igal poolusel on nüüd 46 kromosoomi. Võlli kiud, mis tõmbasid sinna kromosoome, hajuvad. Kromosoomid kerivad uuesti kokku, samal ajal moodustub mõlema rühma ümber tuumamembraan. See moodustab kaks uut tuuma. Samaaegselt toimub protsess, mida nimetatakse tsütokineesiks, mis jagab ülejäänud raku kaheks eraldi tütarrakuks ja tagastab ploidiarvu 4N-st 2N-ni, kuna igal uuel rakul on taas sama arv kromosoome kui algsel lähterakul ( 46 inimese raku jaoks).
Loomarakkudes toimub tsütokinees siis, kui hõõgniidi rõngas moodustub samas positsioonis, kus metafaasiplaat oli enne, kahe pooluse keskpunktis. See ahendab rakku, pigistades seda keskelt sissepoole, kuni moodustub lõhe. See näeb välja nagu liivakell, mille ühenduskäik muutub järjest kitsamaks, kuni kaks gloobust lagunevad kaheks eraldi sfääriks. Taimerakkudes ja teistes rakkude seintega rakkudes sünteesib Golgi aparaat vesiikulid, mis moodustavad rakuplaadi piki raku ekvaatorit, mis asub metafaasiplaadiga samas kohas ja kus hõõgniidi rõngas surub loomarakkudes rakku. Aja jooksul seob rakuplaat rakumembraaniga, mis on rakuseinaga pidev; funktsionaalselt sellest saab rakusein, eraldades ühe uue tütarraku teisest, mis mõlemad on ümbritsetud algseintega. Sõltumata raku tüübist naaseb raku teofaasi lõpus rakutsükli algusesse: interfaas.