Mitoza: definicija celične delitve, faze in pomen
Mitoza je ena glavnih oblik celične delitve v eukariotskih celicah in pomemben del cikla delitve celic. V procesu mitoze se kopirajo kromosomi, tako da vsaka hčerinska celica dobi enak in popoln nabor genetskih informacij; celično jedro se razdeli na dve enaki jedri, sledita pa delitev citoplazme (citochineza) in oblikovanje dveh delujočih celic.
Predloga: replikacija in priprava na mitozo
Pred začetkom mitoze celica v fazi interfaze opravi sintezo DNK — to je replikacija. Genetske informacije so zapisane v DNK kromosomov (kromosomov). Po replikaciji so posamezni kromosomi sestavljeni iz dveh identičnih kromatid, povezanih v centromeri. Ker sta kromatidi enaki, ju imenujemo sestrski kromatidi. Na začetku mitoze se kromosomi spiralno zavijajo in postanejo vidni s svetlobnim mikroskopom.
Faze mitoze
- Profaza: jedrnica zbledi in se začne razpad jedrne ovojnice; kromosomi se kondenzirajo in postanejo vidni; centrioli (pri živalih) se pomikajo proti nasprotnima poloma celice in tvorijo mitotično vreteno iz mikrotubulov.
- Prometafaza: preostala jedrna ovojnica se razgradi; mikrotubuli vretena se povežejo s kromosomi preko kinetohorov na centromerah.
- Metafaza: sestrski kromatidi se poravnajo v ekvatorialno področje celice (metafazna plošča), kar zagotavlja pravilno porazdelitev kromosomov.
- Anafaza: sestrski kromatidi se ločijo in se z mikrotubuli pomikajo proti nasprotnim polom celice; ločitev zagotavlja, da ima vsaka hčerinska celica enak genski material.
- Telofaza: kromatidi, sedaj posamečni kromosomi, dosežejo poloma; okoli vsakega kompleta se začne ponovno oblikovati jedrna ovojnica in kromosomi se dekondenzirajo.
- Citochineza (delitev citoplazme): navadno sledi telofazi in vodi do fizične ločitve celice na dve hčerinski celici; pri živalih poteka z zategovanjem aktinsko-miozinskega obroča, pri rastlinah pa z izgradnjo nove celične stene (celične plošče).
Pomen mitoze
- Rast in razvoj večceličnih organizmov: mitotske delitve povečujejo število celic in omogočajo rast tkiv.
- Vzdrževanje in obnova tkiv: mitotična delitev zamenja poškodovane ali odmrle celice (npr. koža, sluznice, kri).
- Aseksualna razmnoževanja pri nekaterih enoceličnih in večceličnih organizmih: nove jedrne in somatske celice nastanejo z mitozo.
- Ohranjanje genetske stabilnosti: s točno replikacijo in ločitvijo kromatid se ohranja število in sestava kromosomov v somatskih celicah.
Regulacija in možne napake
Mitozo je strogo nadzorovan proces, ki vključuje kontrolne točke v celičnem ciklu, regulatorne proteine (npr. cikline in ciklinodvisne kinaze) ter mehanizme za popravilo DNK. Napake pri delitvi kromosomov lahko povzročijo aneuploidijo (nepravilen števec kromosomov), kar je povezano z nekaterimi boleznimi, vključno z rakom.
Razlika med mitozo in mejozo
Mitoza poteka v vseh vrstah deljivih somatskih celic v človeškem telesu, razen v spermi in jajčnih celicah. Spermiji in jajčne celice so gamete ali spolne celice. Gamete nastanejo z drugačno metodo delitve, ki se imenuje mejoza, pri kateri pride do dveh zaporednih delitev in rezultat so štiri haploidne celice z genetsko raznolikostjo zaradi prekržanja in nepravilne porazdelitve kromosomov.
Zaključek
Mitoza je temeljni proces, ki zagotavlja rast, popravilo in ohranjanje genetske informacije v somatskih celicah. Razumevanje njenih faz, regulacije in možnih napak je ključno za biologijo razvoja, medicino in raziskave raka.
Faze mitoze
Mitoze potekajo v petih fazah. Vsaka faza se uporablja za opis spremembe, ki jo doživlja celica. Faze so: profaza, prometafaza, metafaza, anafaza in telofaza.
Profaza
Med profazo se kromosomi v jedru strnejo. Pari centriolov se premaknejo na nasprotne strani jedra. Vretenska vlakna začnejo tvoriti most med koncema celice.
Prometafaza
V prometafazi jedrska ovojnica okoli kromosomov razpade. Zdaj ni jedra in sestrske kromatide so proste. Na vsaki centromeri se oblikuje beljakovina, imenovana kinetohor. Dolge tanke beljakovine segajo z nasprotnih polov celice in se pritrdijo na vsak kinetohor.
Metafaza
Med metafazo se pari kromatid poravnajo s potiskanjem in vlečenjem pritrjenih mikrotubulov kinetohore, podobno kot pri igri "vlečenje vrvi". Obe sestrski kromatidi ostaneta pritrjeni druga na drugo v centromeri. Kromosomi se postavijo na ekvator ali središčno črto celice in so pripravljeni na delitev. To je najdaljša faza mitoze.
Anafaza
Med anafazo se sestrske kromatide ločijo in se premaknejo z ekvatorja celice (metafazna plošča) proti polom celice. Kinetohor je pritrjen na centromero. Mikrotubuli se oprimejo kinetohora in se skrajšajo. Druga skupina mikrotubulov, mikrotubuli, ki niso kinetohore, ravna nasprotno. Postanejo daljše. Celica se začne raztezati, saj se nasprotna konca oddaljita drug od drugega.
Telofaza
Telofaza je zadnja faza mitoze: celica je pripravljena na delitev. Na vsakem polu celice je zdaj en niz kromosomov. Vsak sklop je enak. Vlakna vretena začnejo izginjati, okoli vsakega sklopa kromosomov pa se oblikuje jedrna membrana. V vsakem novem jedru se pojavi tudi nukleolus, enoverižni kromosomi pa se odvijejo v nevidne niti kromatina.
Telofaza: Obrat dogodkov v profazi in prometafazi
Anafaza: Podaljševanje mikrotubulov, ki niso kinetohore, potisne oba sklopa kromosomov še bolj narazen
Metafaza: Centrosomi so se premaknili na poli celice in vzpostavili mitotično vreteno. Kromosomi so se sestavili na metafazni ploščici.
Kratek diagram mitoze
Zgodnja prometafaza: Mikrotubuli so v interakciji s kinetohorami na kromosomih.
Faze mitoze
Mitoze potekajo v petih fazah. Vsaka faza se uporablja za opis spremembe, ki jo doživlja celica. Faze so: profaza, prometafaza, metafaza, anafaza in telofaza.
Profaza
Med profazo se kromatin (prepletena DNK) v jedru zgošča v kromosome (združena DNK). Pari centriolov se premaknejo na nasprotne strani jedra. Vretenska vlakna začnejo tvoriti most med koncema celice.
Prometafaza
V prometafazi jedrska ovojnica okoli kromosomov razpade. Zdaj ni jedra in sestrske kromatide so proste. Na vsaki centromeri se oblikuje beljakovina, imenovana kinetohor. Dolge tanke beljakovine segajo z nasprotnih polov celice in se pritrdijo na vsak kinetohor.
Metafaza
Med metafazo se pari kromatid poravnajo s potiskanjem in vlečenjem pritrjenih mikrotubulov kinetohore, podobno kot pri igri "vlečenje vrvi". Obe sestrski kromatidi ostaneta pritrjeni druga na drugo v centromeri. Kromosomi se postavijo na ekvator ali središčno črto celice in so pripravljeni na delitev. To je najdaljša faza mitoze.
Anafaza
Med anafazo se sestrske kromatide ločijo in se premaknejo z ekvatorja celice (metafazna plošča) proti polom celice. Kinetohor je pritrjen na centromero. Mikrotubuli se oprimejo kinetohora in se skrajšajo. Druga skupina mikrotubulov, mikrotubuli, ki niso kinetohore, ravna nasprotno. Postanejo daljše. Celica se začne raztezati, saj se nasprotna konca oddaljita drug od drugega.
Telofaza
Telofaza je zadnja faza mitoze: celica je pripravljena na delitev. Na vsakem polu celice je zdaj en niz kromosomov. Vsak sklop je enak. Vlakna vretena začnejo izginjati, okoli vsakega sklopa kromosomov pa se oblikuje jedrna membrana. V vsakem novem jedru se pojavi tudi nukleolus, enoverižni kromosomi pa se odvijejo v nevidne niti kromatina.
Telofaza: Obrat dogodkov v profazi in prometafazi
Anafaza: Podaljševanje mikrotubulov, ki niso kinetohore, potisne oba sklopa kromosomov še bolj narazen
Metafaza: Centrosomi so se premaknili na poli celice in vzpostavili mitotično vreteno. Kromosomi so se sestavili na metafazni ploščici.
Zgodnja prometafaza: Mikrotubuli so v interakciji s kinetohorami na kromosomih.
Kratek diagram mitoze
Citokineza
Čeprav je citokineza zelo pomembna za celično delitev, je ne štejemo med faze mitoze. Med citokinezo se celica fizično razdeli. To se zgodi takoj po anafazi in med telofazo. Razcepna brazda, ki jo povzroči obroč beljakovin, se popolnoma odcepi in s tem zapre celico.
Celica se zdaj uspešno razmnožuje. Po citokinezi se celica vrne v interfazo, kjer se cikel ponovi. Če bi se citokineza zgodila v celici, ki ni šla skozi mitozo, bi bile hčerinske celice drugačne ali ne bi delovale pravilno. Ena bi še vedno imela jedro, druga pa ne bi imela jedra. Citokineza se razlikuje tako pri živalskih kot rastlinskih celicah. Pri rastlinskih celicah se namesto na dve polovici razdeli na celično ploščo. To je celična stena, ki nastane med dvema jedroma, ko se razcepita. To se mora zgoditi, ker imajo celice togo obliko in morajo biti za svoje delovanje v celoti pokrite s celično steno.
Citokineza
Čeprav je citokineza zelo pomembna za celično delitev, je ne štejemo med faze mitoze. Med citokinezo se celica fizično razdeli. To se zgodi takoj po anafazi in med telofazo. Razcepna brazda, ki jo povzroči obroč beljakovin, se popolnoma odcepi in s tem zapre celico.
Celica se zdaj uspešno razmnožuje. Po citokinezi se celica vrne v interfazo, kjer se cikel ponovi. Če bi se citokineza zgodila v celici, ki ni šla skozi mitozo, bi bile hčerinske celice drugačne ali ne bi delovale pravilno. Ena bi še vedno imela jedro, druga pa ne bi imela jedra. Citokineza se razlikuje tako pri živalskih kot rastlinskih celicah. Pri rastlinskih celicah se namesto na dve polovici razdeli na celično ploščo. To je celična stena, ki nastane med dvema jedroma, ko se razcepita. To se mora zgoditi, ker imajo celice togo obliko in morajo biti za svoje delovanje v celoti pokrite s celično steno.
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je mitoza?
O: Mitoza je del cikla celične delitve, pri katerem se kromosomi kopirajo, da nastaneta dva enaka niza kromosomov, celično jedro pa se razdeli v dve enaki jedri.
V: Kaj se zgodi pred mitozo?
O: Pred mitozo celica ustvari identičen niz lastnih genetskih informacij - temu pravimo replikacija. Genetske informacije so v DNK kromosomov.
V: Kako lahko opazujemo mitozo?
O: Na začetku mitoze se kromosomi navijejo in postanejo vidni s svetlobnim mikroskopom. Kromosoma sta zdaj dve kromatidi, ki sta združeni v centromeri. Ker sta kromatida med seboj enaka, ju imenujemo sestrski kromatidi.
V: V kateri vrsti celic poteka mitoza?
O: Mitoza poteka v vseh vrstah deljivih celic v človeškem telesu, razen v spermi in jajčnih celicah (gametah ali spolnih celicah).
V: Kateri proces poteka namesto tega pri gametah?
O: Pri gametah (semenčicah in jajčnih celicah) namesto tega poteka drugačna delitvena metoda, imenovana mejoza.
V: Kako imenujemo identični niz, ki ga celica ustvari pred mitozo?
O: Enaka množica, ki jo ustvari celica pred mitozo, se imenuje replikacija.
V: Kako poimenujemo dve kromatidi, ki sta si med mitozo enaki?
O: Dve kromatidi, ki sta si med mitozo enaki, imenujemo sestrski kromatidi.
