Vienas žaviausių ląstelių dalykų yra jų sugebėjimas daugintis iš savęs. Ląstelių dalijimasis yra procesas, kurio metu pradinė ląstelė dalijasi į dvi (ar daugiau) dukterines ląsteles. Eukariotai yra organizmų grupė, kurios ląstelėse yra branduolys ir kiti organeliai, uždari membranose. Eukariotų ląstelės branduolyje yra genetinė informacija, kurią neša dezoksiribonukleorūgšties (DNR) molekulės. Visų DNR yra skirtinga, išskyrus tapačius dvynius. DNR molekulės susiformuoja į didelius siūlus, žinomus kaip chromosomos. Žmogaus kūnas turi 46 chromosomas, kurios sudaro 23 poras. Genai yra trumpi DNR skyriai ir yra tam tikrų baltymų kodai, pateikiantys nurodymus, kaip sujungti aminorūgštis.
Mitozė: Augimo ir atsinaujinimo procesas
Mitozė yra procesas, kurio metu motininė ląstelė dalijasi, kad susidarytų dvi genetiškai tapačios dukterinės ląstelės. Didžioji dalis organizme vykstančių ląstelių dalijimosi apima šį procesą. Dėl mitozinių ląstelių dalijimosi padidėja ląstelių skaičius. Dėl padidėjusio ląstelių skaičiaus organizmas gali augti ir didėti. Kūdikis turi mažiau ląstelių nei suaugęs žmogus ir šis padidėjimas atsiranda dėl mitozės. Mitozė taip pat gali gaminti ląsteles, kurios gali būti panaudotos negyvoms ląstelėms pakeisti, leidžiančiomis gyviems daiktams ilgai išsilaikyti.
Mitozė (gr. μίτος 'siūlas') - eukariotinės ląstelės branduolio dalijimosi (kariokinezės) būdas, kurio metu chromosomų skaičius nekinta. Šio proceso metu iš motininės ląstelės susiformuoja dvi dukterinės su identišku chromosomų rinkiniu. Mitozinis branduolio dalijimasis būdingas augantiems ir besivystantiems daugialąsčiams organizmams.
Mitozės fazės
Procesas prasideda nuo pradinės ląstelės. Ląstelė pirmiausia gamina savo DNR kopijas, o kopijos yra sujungtos. Šios sujungtos kopijos yra žinomos kaip seserinės chromatidės. Gyvūnų ląstelėse ląstelė taip pat turės sukurti mitozėje dalyvaujančios organelės, vadinamos centrosoma, kopiją. Yra kelios ląstelių dalijimosi fazės.
Profazė
Profazės metu chromosomos kondensuojasi. Branduolys ruošiasi dalytis. Jo nukleoplazmoje esantis chromatinas sutankėja ir pasidaro matomos chromosomos. Chromosomos sutrumpėja ir sustorėja, todėl pastebimos per mikroskopą. Chromosomoms vis tankėjant, išnyksta branduolėlis arba branduolėliai (ribosominės ribonukleorūgšties, rRNR, sintezės vieta branduolyje), branduolio apvalkalėlis. Padvigubėjusios chromosomos sudarytos iš dviejų seserinių chromatidžių, kurias sukibusias laiko centromera. Abiejose kiekvienos centromeros pusėse susidaro kinetochoras, prie kurio prisijungia dalijimosi verpstės siūlai. Šios fazės metu centriolės pasidalija į dvi dalis ir nuslenka į branduolio polius. Iš kiekvienos centriolės mikrovamzdelių susidaro verpstė. Toliau formuojasi verpstė.
Prometafazė
Veleno pluoštai pradeda formuotis ir bus naudojami chromosomoms judėti ir organizuoti ląstelių dalijimosi metu. Kita stadija yra žinoma kaip prometafazė. Šioje stadijoje branduolinis apvalkalas pradeda irti. Chromosomos baigia kondensuotis ir dabar yra labai sandariai supakuotos. Kai kurios verpstės pluoštai pradeda prisijungti prie chromosomų.
Metafazė
Kai verpstės pluoštai užfiksavo chromosomas, chromosomos yra išdėstytos ląstelės viduryje taške, vadinamame metafazės plokštele. Ši fazė yra žinoma kaip metafazė. Šioje fazėje chromosomos, kurios sudarytos iš dviejų chromatidžių, išsidėsto ląstelės pusiaujyje, kuris vadinamas metafazine plokštele. Nuo ląstelės polių nutįsta verpstės poliniai siūlai.
Anafazė
Po metafazės ląstelė pereina į anafazę. Šiame etape seserinės chromatidės yra atskirtos viena nuo kitos į priešingus galus, pailginant ląstelę. Pradeda atsiskirti kiekvienos chromosomos seserinės chromatidės, kurios tarp savęs buvo susijungusios per centromerą. Verpstės siūlai traukia chromatides į priešingus ląstelės polius.
Telofazė
Po to eina telofazė, kur ląstelė jau beveik baigta dalintis. Verpstės pluoštai suyra ir susidaro du nauji branduoliai. Chromosomos pradeda grįžti į savo nekondensuotą formą. Verpstė suyra. Chromosomos ląstelės poliuose vėl tampa nematomomis. Susidaro naujas branduolio apvalkalas. Replikuojasi centriolės, susiformuoja branduolėliai.
Citokinezė: citoplazmos pasidalijimas
Paskutinis ląstelių suskaidymo etapas, žinomas kaip citokinezė, gali sutapti su anafaze ar teofaze. Čia citoplazma dalijasi, sudarydama dvi naujas ląsteles. Toliau prasideda citokinezė - ląstelės citoplazmos pasidalijimas. Besidalijančioje gyvūninėje ląstelėje šį procesą atlieka ekvatorinėje zonoje susidaranti persmauga, kurią formuoja traukus aktininių fibrilių žiedas po membrana. Ląstelės vidurys yra suspaudžiamas. Ląstelės paviršiaus, kuriame suspaudžiamas, įdubimas yra žinomas kaip skilimo vaga. Tuomet šios naujos ląstelės gali vėl dalintis, sukurdamos dar daugiau ląstelių. Joms gilėjant, atsiskiria dukterinės ląstelės.
Mitozė: nuostabus ląstelės procesas, kuris dauginasi dalijimosi būdu! (Atnaujinta)
Mitozė prieš Mejozę
Mitozė gamina ląsteles, kurios leidžia mums augti ir pakeisti senas, susidėvėjusias ląsteles. Kita vertus, mejozė yra procesas, kurio metu gaminamos lytinės ląstelės. Mejozė gamina dukterines ląsteles, kurios genetiškai nėra tapačios motininėms ląstelėms. Prieš įvykstant mejozei, chromosomos pačios pasidaro kopijas. I profazėje chromosomos pradeda kondensuotis. Skirtingai nuo mitozės profazės, chromosomos poruojasi su savo homologo partneriu. Tada homologinės chromosomos keičiasi dalimis stadijos, vadinamos „pervažiavimu“, metu. Taip susidaro naujos chromosomos su unikaliais aleliais. Pasibaigus I fazei, branduolinis apvalkalas pradeda irti. Kitas mejozės etapas yra I metafazė, kur chromosomų poros sutampa ties metafazės plokštele. Verpstės pluoštai juos perkelia į vietą. Tuomet I anafazės metu veleno pluoštai homologines poras ištraukia į skirtingus ląstelių galus. Sesuo chromatidai lieka kartu, tai skiriasi nuo mitozinės anafazės. Po anafazės yra I telofazė. Dvi naujai susidariusios ląstelės yra haploidinės, tai reiškia, kad jose yra pusė pirminės ląstelės chromosomų. Branduoliai pradeda reformuotis. Atsiranda citokinezė ir abi ląstelės suskaidomos ir atsiskiria. Tada ląstelės pereina į antrąją mejozės dalį. Dvi dukterinės ląstelės turi po vieną chromosomą iš kiekvienos homologinės poros. Apie antrąją mejozės dalį galite galvoti kaip apie haploidinės ląstelės mitozę. II profazėje kondensuojasi chromosomos ir pradeda formuotis verpstės pluoštai. II metafazės metu verpstės pluoštai prisitvirtina prie chromosomų. Chromosomos yra išdėstytos išilgai ląstelės centro taške, kuris vadinamas metafazės plokštele. Tuomet II anafazės metu seserinės chromatidės ištraukiamos į priešingus ląstelės galus ir ląstelė pailgėja. II telofazės metu susidaro branduolinės membranos ir chromosomos tampa ne taip sandariai. Tada procesas, žinomas kaip citokinezė, atskiria ląsteles. Šis procesas sukuria keturias haploidines dukterines ląsteles iš vienos pradinės ląstelės.
| Bruožas | Mitozė | Mejozė |
|---|---|---|
| Tikslas | Augimas, audinių atsinaujinimas | Lytinių ląstelių (gametų) susidarymas |
| Dukterinės ląstelės | 2, genetiškai identiškos motininei | 4, genetiškai skirtingos nuo motininės ir tarpusavyje |
| Chromosomų skaičius | Diplodinis (2n) | Haploidinis (n) |
| Krosingoveris | Nebūna | Būna (Mejozės I profazėje) |
Mitozės reikšmė augaluose
Mitozės eigai sutrikus (pvz., dėl senatvės) gali atsirasti genomo mutacijų (poliploidija, heteroploidija). Tipišku atveju, kai yra vadinamoji simetrinė mitozė, dukterinės ląstelės yra lygiavertės, gauna visko po lygiai. Specializuotose ląstelėse mitozė gali būti įvairiu būdu modifikuota. Asimetrinės mitozės atveju ląstelės turinys tarp dukterinių ląstelių pasiskirsto netolygiai. Nuo asimetrinės mitozės prasideda moteriškųjų lytinių ląstelių (ovocitų), augalų megasporos, kai kurių varliagyvių gemalo raida. Savita mitozės forma yra sincitis, kai branduoliai dalijasi, bet nevyksta citokinezė, susidaro daugiabranduolė ląstelė ir tik po to citokinezė vyksta apie kiekvieną branduolį vienu metu (augalų gemalo maišelyje, endosperme, drozofilos blastodermoje). Ląstelėje vykstanti intensyvi RNR ir baltymų sintezė reikalauja daugiau matricinės DNR, tada chromosomos arba padvigubėja ir neišsiskiria (endomitozė), arba daug kartų padvigubėja DNR, bet jos kopijos nepaskirstomos į dukterines chromosomas (politenija). Pirmuoju atveju įvyksta poliploidija, antruoju - susidaro politeninės (gigantinės) chromosomos (politenija).
Kaip ląstelės dalijasi? Kaip atsiranda naujas gyvenimas? Kuo dukterinės ląstelės skiriasi nuo tėvų ląstelių? Studentai sukuria T diagramą, kad galėtų palyginti mitozę ir mejozę. Studentai tiria ir parengia plakatą, kaip ląstelių dalijimasis augalų ląstelėse skiriasi nuo gyvūnų ląstelių. Peržiūrėkite mokymosi tikslus ir pasirinkite tinkamą eksperimentą, kad stebėtumėte ląstelių dalijimąsi. Nuspręskite, ar naudoti paruoštus stiklelius ar svogūnų šaknų galiukus. Supažindinkite mokinius su eksperimentu, paaiškinkite jo tikslą ir kaip jis susijęs su ląstelių dalijimosi tyrimu. Žingsnis po žingsnio demonstruokite procedūrą, pabrėždami tinkamus stiklelių tvarkymo ir mikroskopo naudojimo būdus. Priskirkite mokiniams vaidmenis, pvz., stiklelių rengėjus, mikroskopo operatorius, duomenų registratorius ir stebėtojus. Prižiūrėkite mokinius, kai jie atlieka eksperimentą. Teikti gaires ir paramą, spręsdamas visus iškilusius klausimus ar problemas. Palengvinkite klasės diskusiją po eksperimento. Skatinkite mokinius dalytis savo pastebėjimais, palyginti rezultatus ir analizuoti surinktus duomenis.
