Hver celle begynder sit liv, når den adskilles fra modercellen, og afslutter sin eksistens, så dens datterceller kan dukke op. Naturen giver mere end én måde at opdele deres kerne på, afhængigt af deres struktur.
Metoder til celledeling
Nuklear division afhænger af celletype:
- Binær fission (findes i prokaryoter).
- Amitosis (direkte deling).
- Mitose (findes i eukaryoter).
- Meiosis (designet til deling af kønsceller).
Typer af nuklear division er bestemt af naturen og svarer til cellens struktur og den funktion, den udfører i makroorganismen eller af sig selv.
Binær fission
Denne type er mest almindelig i prokaryote celler. Det består i at fordoble det cirkulære DNA-molekyle. Binær fission af kernen kaldes det, fordi der kommer to datterceller af samme størrelse fra modercellen.
Efter at det genetiske materiale (DNA eller RNA-molekyle) er fremstillet på en passende måde, det vil sige fordoblet, begynder cellevæggender dannes en tværgående septum, som gradvist indsnævrer og deler cellens cytoplasma i to omtrent identiske dele.
Den anden fissionsproces kaldes spirende eller ujævn binær fission. I dette tilfælde vises et fremspring på stedet for cellevæggen, som gradvist vokser. Når størrelsen af "nyren" og modercellen er lige store, vil de adskilles. Og en del af cellevæggen syntetiseres igen.
Amitosis
Denne nukleare opdeling ligner den, der er beskrevet ovenfor, med den forskel, at der ikke er nogen duplikering af genetisk materiale. Denne metode blev først beskrevet af biologen Remak. Dette fænomen forekommer i patologisk ændrede celler (tumordegeneration), og er også en fysiologisk norm for levervæv, brusk og hornhinde.
Kernedelingsprocessen kaldes amitose, fordi cellen bevarer sine funktioner og ikke mister dem, som under mitose. Dette forklarer de patologiske egenskaber, der er iboende i celler med denne delingsmetode. Derudover foregår direkte kernedeling uden fissionsspindel, så kromatinet i dattercellerne er ujævnt fordelt. Efterfølgende kan sådanne celler ikke bruge den mitotiske cyklus. Nogle gange resulterer amitose i dannelsen af flerkernede celler.
Mitosis
Dette er en indirekte nuklear fission. Det findes oftest i eukaryote celler. Den største forskel mellem denne proces er, at dattercellerne og modercellen indeholder det samme antal kromosomer. Derveddet nødvendige antal celler opretholdes i kroppen, og processerne med regenerering og vækst er også mulige. Flemming var den første, der beskrev mitose i en dyrecelle.
Processen med nuklear division er i dette tilfælde opdelt i interfase og direkte mitose. Interfase er cellens hviletilstand mellem delinger. Det kan opdeles i flere faser:
1. Præsyntetisk periode - cellen vokser, proteiner og kulhydrater ophobes i den, ATP (adenosintrifosfat) syntetiseres aktivt.
2. Syntetisk periode - Genetisk materiale fordobles.
3. Postsyntetisk periode - cellulære elementer fordobles, proteiner fremkommer, der udgør delingsspindlen
Mitosefaser
Delingen af kernen i en eukaryot celle er en proces, der kræver dannelsen af en yderligere organel - centrosomet. Den er placeret ved siden af kernen, og dens hovedfunktion er dannelsen af en ny organel - divisionsspindlen. Denne struktur hjælper med at fordele kromosomer jævnt mellem datterceller.
Der er fire faser af mitose:
1. Profase: Kromatin i kernen kondenserer til kromatider, som samler sig nær centromeren for at danne kromosomer i par. Nukleolerne går i opløsning, og centriolerne bevæger sig til cellens poler. Der dannes en fissionsspindel.
2. Metafase: Kromosomerne stiller op i en linje gennem midten af cellen og danner metafasepladen.
3. Anafase: Kromatider bevæger sig fra midten af cellen til polerne, og derefter deler centromeren sig i to. Sådanbevægelse er mulig på grund af delingsspindelen, hvis tråde trækker sig sammen og strækker kromosomerne i forskellige retninger.
4. Telofase: Datterkerner dannes. Kromatider bliver til kromatin igen, kernen dannes, og i den - nukleolerne. Det hele ender med delingen af cytoplasmaet og dannelsen af en cellevæg.
Endomitosis
Stigningen i genetisk materiale, der ikke involverer nuklear deling, kaldes endomitose. Det findes i plante- og dyreceller. I dette tilfælde er der ingen ødelæggelse af cytoplasmaet og kernens skal, men kromatinet bliver til kromosomer og despiraliseres derefter igen.
Denne proces producerer polyploide kerner med øget DNA-indhold. Lignende forekommer i kolonidannende celler i den røde knoglemarv. Derudover er der tilfælde, hvor DNA-molekyler fordobles i størrelse, mens antallet af kromosomer forbliver det samme. De kaldes polyten og kan findes i insektceller.
Betydningen af mitose
Mitotisk nuklear division er en måde at opretholde et konstant sæt kromosomer på. Datterceller har det samme sæt gener som moderen, og alle de egenskaber, der ligger i det. Mitose er påkrævet for:
- vækst og udvikling af en flercellet organisme (fra fusion af kønsceller);
- flytning af celler fra de nederste lag til de øvre, samt udskiftning af blodceller (erythrocytter, leukocytter, blodplader);
- genoprettelse af beskadiget væv (hos nogle dyr er evnen til at regenerereen nødvendig betingelse for overlevelse, såsom søstjerner eller firben);
- aseksuel reproduktion af planter og nogle dyr (hvirvelløse dyr).
Meiosis
Mekanismen for nuklear deling af kønsceller er noget anderledes end somatisk. Som et resultat opnås der celler, der har halvt så meget genetisk information som deres forgængere. Dette er nødvendigt for at opretholde et konstant antal kromosomer i hver celle i kroppen.
Meiosis foregår i to trin:
- reduktionstrin;
- ligningstrin.
Det korrekte forløb af denne proces er kun muligt i celler med et jævnt sæt kromosomer (diploid, tetraploid, hexaproid, osv.). Det er selvfølgelig fortsat muligt at gennemgå meiose i celler med et ulige sæt kromosomer, men så er afkommet muligvis ikke levedygtigt.
Det er denne mekanisme, der sikrer sterilitet i ægteskaber mellem arter. Da kønscellerne indeholder forskellige sæt kromosomer, gør dette det vanskeligt for dem at smelte sammen og producere levedygtige eller frugtbare afkom.
Første division af meiose
Navnet på faserne gentager dem i mitose: profase, metafase, anafase, telofase. Men der er en række væsentlige forskelle.
1. Profase: et dobbelt sæt kromosomer udfører en række transformationer, der passerer gennem fem stadier (leptoten, zygoten, pachyten, diploten, diakinesis). Alt dette sker takket være bøjning og krydsning.
Konjugation er samlingen af homologe kromosomer. I leptoten mellem dem dannestynde tråde, derefter i zygoten, er kromosomerne forbundet i par, og som et resultat opnås strukturer af fire kromatider.
Crossingover er processen med krydsudveksling af sektioner af kromatider mellem søster- eller homologe kromosomer. Dette sker på stadiet af pachyten. Krydsninger (chiasmata) af kromosomer dannes. En person kan have fra femogtredive til seksogtres sådanne udvekslinger. Resultatet af denne proces er den genetiske heterogenitet af det resulterende materiale eller kønscellernes variation.
Når diplotenstadiet kommer, nedbrydes komplekserne af fire kromatider, og søsterkromosomerne frastøder hinanden. Diakinesis fuldender overgangen fra profase til metafase.
2. Metafase: Kromosomerne er på linje nær cellens ækvator.
3. Anafase: Kromosomerne, der stadig består af to kromatider, bevæger sig fra hinanden mod cellens poler.
4. Telofase: Spindlen nedbrydes, hvilket resulterer i to haploide celler med dobbelt så meget DNA.
Anden division af meiose
Denne proces kaldes også "mitose af meiose". I øjeblikket mellem to faser sker der ikke DNA-duplikation, og cellen går ind i den anden profase med det samme sæt kromosomer, som den havde forladt efter telofase 1.
1. Profase: kromosomer kondenserer, cellecentret adskilles (dets rester divergerer mod cellens poler), kernehylsteret ødelægges, og der dannes en delingsspindel, placeret vinkelret på spindlen fra første deling
2. Metafase: kromosomer er placeret ved ækvator, dannetmetafaseplade.
3. Anafase: Kromosomer deler sig i kromatider, som bevæger sig fra hinanden.
4. Telofase: en kerne dannes i datterceller, kromatider despiraliseres til kromatin.
Ved afslutningen af anden fase, fra den ene forældrecelle, har vi fire datterceller med et halvt sæt kromosomer. Hvis meiose opstår i forbindelse med gametogenese (det vil sige dannelsen af kønsceller), så er delingen brat, ujævn, og en celle dannes med et haploid sæt kromosomer og tre reduktionslegemer, der ikke bærer den nødvendige genetiske information. De er nødvendige, så kun halvdelen af forældrecellens genetiske materiale bevares i æg og sæd. Derudover sikrer denne form for nuklear division fremkomsten af nye kombinationer af gener, samt nedarvning af rene alleler.
I protozoer er der en variant af meiose, når der kun sker én deling i den første fase, og i den anden er der en overkrydsning. Forskere foreslår, at denne form er en evolutionær forløber for normal meiose i flercellede organismer. Der kan være andre måder at nuklear fission på, som forskerne endnu ikke kender til.
