Mitózis
A Wikipédiából, a szabad lexikonból.
A biológiában a mitózis azt a folyamatot jelenti, mely során a sejt két egyenlő utódsejtbe választja megkettőződött genomját. Általában ezt citokinézis követi, amely a citoplazmát és a sejtmembránt is kettéosztja. Az eredmény, két azonos utódsejt, közel azonos organellum elosztással. A mitózis és citokinézis összefoglaló neve a sejtciklusban a mitotikus (M) fázis.
A mitózis kizárólag az eukariótáknál jelenik meg. A többsejtű szervezetekben a szomatikus (testi) sejt mitózison megy keresztül, mialatt az ivarsejtek – pontosaban azok a sejtek, melyekből majd hímben spermium, nőstényben petesejt lesz - meiózissal osztódnak. A prokarióták, melyeknek nincs sejtmagjuk, bináris hasadással kettőződnek meg.
Mivel a citokinézis az esetek többségében a mitózissal együtt jelenik meg, ezért szokás a mitózis alatt a teljes mitotikus fázist érteni. Habár vannak sejtek, melyekben a két folyamat külön van választva, azaz többmagvú sejtek keletkeznek. Ez leginkább a gomba és penész fajoknál figyelhető meg. De jelen van például gyümölcslegyeknél is az embrionális fejlődés bizonyos szakaszaiban.
Tartalomjegyzék |
[szerkesztés] Hogyan osztja ketté a mitózis a genetikai információt
Diploid eukarióta sejtben minden kromoszómából kettő van, egy az anyától, egy az apától. Ezeket homológ kromoszóma pároknak nevezzük, melyek nem feltétlenül azonosak genetikailag. Például a szem színéért felelős gén az apa kromoszómáján a zöld, az anyáén a barna színt kódolja.
A mitózis elsődleges eredménye az anyasejt genomjának szétválása két utódsejtbe. Mivel a két utódsejtnek teljesen azonosnak kell lennie, ami a genetikai információt illeti, ezért az osztódás előtt minden kromoszómát meg kell kettőzni. Ez az interfázis közepén történik meg, annak is az S fázisában.
Így minden kromoszóma önmagának két genetikailag azonos másolatát tartalmazza, melyeket kromatidnak nevezünk. Ezek a centromeren keresztül vannak összekapcsolva. A kromatidok önmagukban viszont nem tekinthetők kromoszómának.
Az ábrán a piros és kék kromoszómák homológok. A DNS megkettőződése után a homológ kromoszómák két-két testvérkromatidból állnak. A mitózis befejeztével a testvérkromatidokból testvér kromoszómák jönnek létre, és két utódsejtbe kerülnek. Így tehát az anyasejt genomja megkettőződött, majd két identikus sejt keletkezett.
[szerkesztés] A fázisok
A sejtciklus kezdődik a G1 fázissal, mely növekedést indít el, majd az S fázisban megkettőződik a DNS, a G2 újab növekedést jelent, végül az M fázisban, azaz a mitotikus szakaszban kettéválik a sejt, két azonos genetikai állományú utódsejtet eredményezve.
A mitózis folyamatos és dinamikus folyamat, mégis 5 fázisra bontható:
[szerkesztés] Profázis
Profázisban a kromatin magasan szervezett kromoszómákká kondenzálódik. Az S fázis DNS megkettőződése után a kromoszómák testvérkromatidokból állnak, melyek a centromeren keersztül kapcsolódnak össze.
A sejtmagon kívül találjuk a két centroszómát, melyek a sejt mikrotubulusait koordinálják. Ezek a centroszómák a sejt ellentétes pólusaiba vándorolnak, miközben formálódik az osztódási orsó. A maghártya egyes területeken elveszti folytonosságát.
[szerkesztés] Prometafázis
A magmembrán felbomlott, mikrotubulusok árasztották el a sejtmag belsejét. Ezt nyitott mitózisnak nevezzük és csak a többsejtű szervezetekben jelenik meg. Néhány protistában és algában a zárt mitózisban is képes penetrálni a mikrotubulus a sértetlen magmembránt.
A kromoszómák kinetokórjaihoz (azokhoz a helyekhez, melyekben a testvérkromatidok összekapcsolódnak) kötődnek a húzófonalak (osztódási orsók). Kritérium, hogy csak akkor stabilis a kötés, ha az egyik húzófonal a kinetokór egyik pólusához, másik fonal a másik pólushoz kapcsolódik. Erre azért van szükség, hogy ne kerülhessen mindkét kromatid ugyanabba a sejtbe, míg ebben az esetben a másik sejtbe egy sem kerülhetne.
Mikor a húzófonalak elérik a megfelelő hosszúságot, keresni kezdik a kinetokórokat. Minden kromoszóma a centromernél két kinetokórt alkot, mindekettő egy-egy kromatiddal van kapcsolatban. A jelenlegi kutatási eredmények szerint a kinetokórban molekuláris motorok vannak, melyek a húzófonalak kapcsolódására aktiválódnak, és így ATP energiáját felhasználva jutnak el a centroszómáig.
A prometafázist gyakran a profázis részeként említik.
[szerkesztés] Metafázis
A kromoszómák, melyek a két pólus irányába már elkötelezettek, de még egymáshoz tapadó testvérkromatidokból állnak, felsorakoznak az ún. egyenlítői síkban. A sejt a sejtosztódás ezen állapotában vizsgálható a legeredményesebben. Klinikai kromoszómavizsgálatoknál is a metafázisban blokkolják a sejtet, plédául kolhicinnel.
Ez a legrövidebb szakasz. Mikor a síkba rendeződtek a kromoszómák, már véget is ér.
[szerkesztés] Anafázis
Miután a kinetokórjukhoz tapadt mikrotubulusokkal rendelkező kromoszómák az egyenlítői síkba rendeződtek, két folyamat játszódik le:
- A testvérkromatidokat összekötő fehérjék leválnak, ezáltal a testvérkromatidokból testvérkromoszóma keletkezik, hiszen a húzófonalak megrövidülnek a megfelelő pólusban elhelyezkedő centroszóma irányában.
- A kinetokkórhoz nem kapcsolódó mikrotubulusok hosszabodnak, ezzel a sejt tökéletesen ellentétes pólusába szorítva a centroszómákat.
Ezt a két fázist gyakran nevezik korai és késői anafázisnak. Az anafázis jelenti a sejtciklus egyik ellenőrzési pontját. Ha nem váltak szét megfelelően a kromoszómák, a sejtciklus gátlás alá kerül.
[szerkesztés] Telofázis
A telofázis a pro- és prometafázis fordítottja. A mitózis utóhatásait tünteti el. A kinetokórokhoz nem kapcsolódó mikrotubulusok tovább hosszabbodnak, ezzel is növelve a sejtek átmérőjét. A pólusokhoz húzott kromoszómák kondenzálódnak, újból összeszerelődik a maghártya körülöttük.
A citokinézis, azaz a sejt fizikai kettéválása ekkor már folyamatban van. Állati sejtekben az egyenlítői síkban egy kontraktilis gyűrű-rendszer jelenik meg, mely folyamatosan elszorítja a membránt, ezzel mintegy kettévágva a sejtet két utódsejtre.
A mitózis befejeződött. Az eredmény: két teljesen azonos sejt.
[szerkesztés] Hibák a mitózisban
A mitotikus hibák bár ritkák, mégis veszélyesek, hiszen az utódsejt minden felmerülő defektust hordozni fog.
A non-diszjunkcióban a kromoszómák képtelenek egymástól szétválni, így az egyik sejtben többlet (triszómia, hiszen három kromoszóma van jelen), a másikban hiány (monoszómia, hiszen csak egy kromoszóma található) fog keletkezni. Ezek a sejtek aneuploid sejtek, melyek hajlamosak rákos burjánzásra.
A mitózis traumatikus megpróbáltatás a sejt számára. A sejt organellumainak szerkezete drámaian megváltozik, a genetikai anyag kondenzálódik, majd újból felbomlik, ami kromoszóma hibákat, sérüléseket eredményezhet, ami pedig genetikai betegségekhez vezethet. Ilyen sérülés lehet az inverzió, transzlokáció, dupliáció, deléció. Ezen sérülések nagy része halálhoz vezet.
[szerkesztés] Endomitózis
Az endomitózis a mitózis egy formája, melyben a DNS megkettőződése után a sejt nem válik ketté, olyan sejtet eredményezve, melynek kromoszóma száma jóval több, mint a normális. A folyamat neve endoreduplikáció, a keletkezett állapoté pedig endoploidia.
[szerkesztés] Ábrák a mitózisról
A mitotikus sejtek immunfluoreszcenciás eljárásokkal kitűnően láthatóvá tehetők mikroszkóp alatt:
 Korai profázis: A nem kinetokórhoz kapcoslódó zöld mikrotubulusok mátrixot képeznek a kék sejtmag körül. A zöld pontok a centroszómák. |
 Korai prometafázis: A magmembrán éppen szétesett, így a mikrotubulusok képesek kapcsolódni a kinetokórokhoz. |
 Korai anafázis: A centroszómák a pólusokhoz rendeződtek. A világoskék kromoszómák szétváltak. |
 Anafázis: A nem kinetokórhoz kapcsolódó mikrotubulusok hosszabbodása miatt a kromoszómák távolabb kerülnek egymástól. |
Based on work by 