Hver celle begynner sitt liv når den skiller seg fra modercellen, og avslutter sin eksistens, slik at dattercellene vises. Naturen gir mer enn én måte å dele kjernen deres på, avhengig av strukturen deres.
Metoder for celledeling
Kjernefysisk deling avhenger av celletype:
- Binær fisjon (finnes i prokaryoter).
- Amitosis (direkte deling).
- Mitose (finnes i eukaryoter).
- Meiosis (designet for deling av kjønnsceller).
Typer av kjernefysisk deling bestemmes av naturen og tilsvarer strukturen til cellen og funksjonen den utfører i makroorganismen eller av seg selv.
Binær fisjon
Denne typen er mest vanlig i prokaryote celler. Den består i å doble det sirkulære DNA-molekylet. Binær fisjon av kjernen kalles det fordi to datterceller av samme størrelse dukker opp fra modercellen.
Etter at det genetiske materialet (DNA eller RNA-molekylet) er preparert på en hensiktsmessig måte, det vil si doblet, begynner celleveggendet dannes en tverrskillevegg som gradvis innsnevrer og deler cellens cytoplasma i to omtrent like deler.
Den andre fisjonsprosessen kalles spirende, eller ujevn binær fisjon. I dette tilfellet vises et fremspring på stedet for celleveggen, som gradvis vokser. Etter at størrelsen på "nyren" og modercellen er like, vil de skilles. Og en del av celleveggen syntetiseres igjen.
Amitosis
Denne kjernefysiske inndelingen ligner den som er beskrevet ovenfor, med den forskjellen at det ikke er noen duplisering av genetisk materiale. Denne metoden ble først beskrevet av biologen Remak. Dette fenomenet forekommer i patologisk endrede celler (tumordegenerasjon), og er også en fysiologisk norm for levervev, brusk og hornhinne.
Prosessen med kjernefysisk deling kalles amitose, fordi cellen beholder funksjonene sine og ikke mister dem, som under mitose. Dette forklarer de patologiske egenskapene som er iboende i celler med denne delingsmetoden. I tillegg skjer direkte nukleær deling uten fisjonsspindel, slik at kromatinet i dattercellene er ujevnt fordelt. Deretter kan ikke slike celler bruke den mitotiske syklusen. Noen ganger resulterer amitose i dannelsen av flerkjernede celler.
Mitosis
Dette er en indirekte kjernefysisk fisjon. Det er oftest funnet i eukaryote celler. Hovedforskjellen mellom denne prosessen er at dattercellene og modercellen inneholder samme antall kromosomer. Derveddet nødvendige antallet celler opprettholdes i kroppen, og prosessene med regenerering og vekst er også mulige. Flemming var den første som beskrev mitose i en dyrecelle.
Prosessen med kjernefysisk deling i dette tilfellet er delt inn i interfase og direkte mitose. Interfase er hviletilstanden til cellen mellom delingene. Den kan deles inn i flere faser:
1. Presyntetisk periode - cellen vokser, proteiner og karbohydrater samler seg i den, ATP (adenosintrifosfat) syntetiseres aktivt.
2. Syntetisk periode – Genetisk materiale er doblet.
3. Postsyntetisk periode - cellulære elementer dobles, proteiner vises som utgjør delingsspindelen
Mitosefaser
Delingen av kjernen til en eukaryot celle er en prosess som krever dannelse av en ekstra organell - sentrosomet. Den ligger ved siden av kjernen, og dens hovedfunksjon er dannelsen av en ny organell - divisjonsspindelen. Denne strukturen hjelper til med å fordele kromosomene jevnt mellom datterceller.
Det er fire faser av mitose:
1. Profase: Kromatin i kjernen kondenserer til kromatider, som samles nær sentromeren for å danne kromosomer i par. Nukleolene går i oppløsning og sentriolene beveger seg til cellens poler. En fisjonsspindel dannes.
2. Metafase: Kromosomer stiller opp i en linje gjennom midten av cellen, og danner metafaseplaten.
3. Anafase: Kromatider beveger seg fra midten av cellen til polene, og deretter deler sentromeren seg i to. Slikbevegelse er mulig på grunn av delingsspindelen, hvis tråder trekker seg sammen og strekker kromosomene i forskjellige retninger.
4. Telofase: Datterkjerner dannes. Kromatider blir til kromatin igjen, kjernen dannes, og i den - nukleolene. Det hele ender med delingen av cytoplasmaet og dannelsen av en cellevegg.
Endomitosis
Økningen i genetisk materiale som ikke involverer kjernefysisk deling kalles endomitose. Det finnes i plante- og dyreceller. I dette tilfellet er det ingen ødeleggelse av cytoplasma og skallet til kjernen, men kromatinet blir til kromosomer, og despiraliseres deretter igjen.
Denne prosessen produserer polyploide kjerner med økt DNA-innhold. Tilsvarende forekommer i kolonidannende celler i den røde benmargen. I tillegg er det tilfeller når DNA-molekyler dobles i størrelse, mens antallet kromosomer forblir det samme. De kalles polyten og kan finnes i insektceller.
Betydningen av mitose
Mitotisk kjernefysisk deling er en måte å opprettholde et konstant sett med kromosomer. Datterceller har samme sett med gener som moren, og alle egenskapene som ligger i det. Mitose er nødvendig for:
- vekst og utvikling av en flercellet organisme (fra fusjon av kjønnsceller);
- flytting av celler fra de nedre lagene til de øvre, i tillegg til å erstatte blodceller (erytrocytter, leukocytter, blodplater);
- restaurering av skadet vev (hos noen dyr er evnen til å regenerereen nødvendig betingelse for å overleve, for eksempel sjøstjerner eller øgler);
- aseksuell reproduksjon av planter og noen dyr (virvelløse dyr).
Meiosis
Mekanismen for nukleær deling av kjønnsceller er noe forskjellig fra somatisk. Som et resultat oppnås celler som har halvparten så mye genetisk informasjon som deres forgjengere. Dette er nødvendig for å opprettholde et konstant antall kromosomer i hver celle i kroppen.
Meiosis foregår i to trinn:
- reduksjonstrinn;
- likningstrinn.
Riktig forløp av denne prosessen er bare mulig i celler med et jevnt sett med kromosomer (diploid, tetraploid, heksaproid, etc.). Selvfølgelig er det fortsatt mulig å gjennomgå meiose i celler med et merkelig sett med kromosomer, men da kan det hende at avkommet ikke er levedyktig.
Det er denne mekanismen som sikrer sterilitet i ekteskap mellom arter. Siden kjønnscellene inneholder forskjellige sett med kromosomer, gjør dette det vanskelig for dem å slå seg sammen og produsere levedyktige eller fruktbare avkom.
Første divisjon av meiose
Navnet på fasene gjentar de i mitose: profase, metafase, anafase, telofase. Men det er en rekke betydelige forskjeller.
1. Profase: et dobbelt sett med kromosomer utfører en rekke transformasjoner, som går gjennom fem stadier (leptoten, zygoten, pachyten, diploten, diakinesis). Alt dette skjer takket være konjugering og kryssing.
Konjugering er sammenføringen av homologe kromosomer. I leptoten mellom dem dannestynne tråder, deretter i zygoten, er kromosomene koblet sammen i par og som et resultat oppnås strukturer av fire kromatider.
Crossingover er prosessen med kryssutveksling av seksjoner av kromatider mellom søster- eller homologe kromosomer. Dette skjer på stadiet av pachyten. Kryssninger (chiasmata) av kromosomer dannes. En person kan ha fra trettifem til sekstiseks slike utvekslinger. Resultatet av denne prosessen er den genetiske heterogeniteten til det resulterende materialet, eller variasjonen til kjønnsceller.
Når diplotenstadiet kommer brytes kompleksene til fire kromatider ned og søsterkromosomer frastøter hverandre. Diakinesis fullfører overgangen fra profase til metafase.
2. Metafase: Kromosomer er på linje nær cellens ekvator.
3. Anafase: Kromosomene, som fortsatt består av to kromatider, beveger seg fra hverandre mot cellens poler.
4. Telofase: Spindelen brytes ned, noe som resulterer i to haploide celler med dobbelt så mye DNA.
Andre divisjon av meiose
Denne prosessen kalles også "mitose av meiose". I øyeblikket mellom to faser skjer ikke DNA-duplisering, og cellen går inn i den andre profasen med det samme settet av kromosomer som den hadde igjen etter telofase 1.
1. Profase: kromosomer kondenserer, cellesenteret separeres (restene divergerer mot cellens poler), kjernekappen ødelegges og det dannes en delingsspindel, plassert vinkelrett på spindelen fra første divisjon
2. Metafase: kromosomer er lokalisert ved ekvator, dannetmetafaseplate.
3. Anafase: Kromosomer deler seg i kromatider, som beveger seg fra hverandre.
4. Telofase: en kjerne dannes i datterceller, kromatider despiraliseres til kromatin.
På slutten av den andre fasen, fra en foreldrecelle, har vi fire datterceller med et halvt sett med kromosomer. Hvis meiose oppstår i forbindelse med gametogenese (det vil si dannelsen av kjønnsceller), blir delingen brå, ujevn, og en celle dannes med et haploid sett av kromosomer og tre reduksjonslegemer som ikke bærer den nødvendige genetiske informasjonen. De er nødvendige slik at bare halvparten av arvestoffet til foreldrecellen blir bevart i egget og sædcellene. I tillegg sikrer denne formen for kjernefysisk deling fremveksten av nye kombinasjoner av gener, samt nedarving av rene alleler.
I protozoer er det en variant av meiose, når kun én deling skjer i den første fasen, og i den andre er det en kryssing. Forskere antyder at denne formen er en evolusjonær forløper til normal meiose i flercellede organismer. Det kan være andre måter for kjernefysisk fisjon som forskerne ennå ikke vet om.
