Jokainen solu aloittaa elämänsä, kun se eroaa emosolusta, ja lopettaa olemassaolonsa, jolloin sen tytärsolut voivat ilmaantua. Luonto tarjoaa enemmän kuin yhden tavan jakaa niiden ydin niiden rakenteesta riippuen.
Solunjakomenetelmät
Ydinjako riippuu solutyypistä:
- Binäärifissio (löytyy prokaryooteista).
- Amitoosi (suora jakautuminen).
- Mitoosi (löytyy eukaryooteista).
- Meioosi (suunniteltu sukusolujen jakautumiseen).
Tuman jakautumisen tyypit ovat luonnon määräämiä ja vastaavat solun rakennetta ja sen toimintaa makro-organismissa tai itsestään.
Binaarifissio
Tämä tyyppi on yleisin prokaryoottisoluissa. Se koostuu pyöreän DNA-molekyylin kaksinkertaistamisesta. Ytimen binaarifissiota kutsutaan niin, koska emosolusta ilmaantuu kaksi samankokoista tytärsolua.
Kun geneettinen materiaali (DNA- tai RNA-molekyyli) on valmistettu sopivalla tavalla, eli kaksinkertaistettu, alkaa soluseinästämuodostuu poikittainen väliseinä, joka vähitellen kapenee ja jakaa solun sytoplasman kahteen suunnilleen identtiseen osaan.
Toista fissioprosessia kutsutaan orastukseksi eli epätasaiseksi binäärifissioksi. Tässä tapauksessa soluseinän paikalle ilmestyy ulkonema, joka kasvaa vähitellen. Kun "munuaisen" ja emosolun koko ovat samat, ne eroavat. Ja osa soluseinää syntetisoidaan uudelleen.
Amitoosi
Tämä ydinjako on samanlainen kuin edellä kuvattu, sillä erolla, että geneettinen materiaali ei ole päällekkäistä. Tämän menetelmän kuvaili ensin biologi Remak. Tämä ilmiö esiintyy patologisesti muuttuneissa soluissa (kasvaimen rappeutuminen), ja se on myös fysiologinen normi maksakudokselle, rustolle ja sarveiskalvolle.
Tuman jakautumisprosessia kutsutaan amitoosiksi, koska solu säilyttää toimintansa, eikä menetä niitä, kuten mitoosin aikana. Tämä selittää tämän jakautumismenetelmän soluille ominaiset patologiset ominaisuudet. Lisäksi suora ytimen jakautuminen tapahtuu ilman fissiokaraa, jolloin kromatiini jakautuu tytärsoluissa epätasaisesti. Myöhemmin tällaiset solut eivät voi käyttää mitoottista sykliä. Joskus amitoosi johtaa monitumaisten solujen muodostumiseen.
Mitoosi
Tämä on epäsuora ydinfissio. Se löytyy yleisimmin eukaryoottisoluista. Suurin ero tämän prosessin välillä on, että tytärsolut ja emosolut sisältävät saman määrän kromosomeja. Sitenkehossa säilyy tarvittava määrä soluja, ja myös uusiutumis- ja kasvuprosessit ovat mahdollisia. Flemming kuvasi ensimmäisenä mitoosin eläinsolussa.
Ytimen jakautumisprosessi on tässä tapauksessa jaettu interfaasiin ja suoraan mitoosiin. Interfaasi on solun lepotila jakautumisten välillä. Se voidaan jakaa useisiin vaiheisiin:
1. Esisynteettinen ajanjakso - solu kasvaa, proteiinit ja hiilihydraatit kerääntyvät siihen, ATP (adenosiinitrifosfaatti) syntetisoituu aktiivisesti.
2. Synteettinen jakso - Geneettinen materiaali kaksinkertaistuu.
3. Synteetin jälkeinen ajanjakso - soluelementit kaksinkertaistuvat, proteiinit ilmestyvät, jotka muodostavat jakautumiskaran.
Mitoosivaiheet
Eukaryoottisolun ytimen jakautuminen on prosessi, joka vaatii ylimääräisen organellin - centrosomin - muodostumista. Se sijaitsee ytimen vieressä, ja sen päätehtävä on uuden organellin - jakokaran - muodostuminen. Tämä rakenne auttaa jakamaan kromosomit tasaisesti tytärsolujen välillä.
Mitoosissa on neljä vaihetta:
1. Profaasi: Kromatiini ytimessä tiivistyy kromatideiksi, jotka kerääntyvät sentromeerin lähelle muodostaen kromosomeja pareittain. Tumasolut hajoavat ja sentriolit siirtyvät solun napoihin. Muodostuu fissiokara.
2. Metafaasi: Kromosomit asettuvat linjaan solun keskustan läpi muodostaen metafaasilevyn.
3. Anafaasi: Kromatidit liikkuvat solun keskustasta napoihin, ja sitten sentromeeri jakautuu kahtia. Sellainenliike on mahdollista jakokaran ansiosta, jonka kierteet supistavat ja venyttävät kromosomeja eri suuntiin.
4. Telofaasi: Muodostuu tytärytimiä. Kromatidit muuttuvat uudelleen kromatiiniksi, muodostuu ydin ja siinä - nukleolit. Kaikki päättyy sytoplasman jakautumiseen ja soluseinän muodostumiseen.
Endomitoosi
Geenimateriaalin lisääntymistä, johon ei liity tuman jakautumista, kutsutaan endomitoosiksi. Sitä löytyy kasvien ja eläinten soluista. Tässä tapauksessa sytoplasma ja ytimen kuori ei tuhoudu, vaan kromatiini muuttuu kromosomeiksi ja poistuu sitten uudelleen spiraalista.
Tämä prosessi tuottaa polyploidisia ytimiä, joissa on lisääntynyt DNA-pitoisuus. Samanlaista esiintyy punaisen luuytimen pesäkkeitä muodostavissa soluissa. Lisäksi on tapauksia, joissa DNA-molekyylit kaksinkertaistuvat, kun taas kromosomien lukumäärä pysyy samana. Niitä kutsutaan polyteeniksi ja niitä löytyy hyönteissoluista.
Mitoosin merkitys
Mitoottinen ytimen jakautuminen on tapa ylläpitää jatkuvaa kromosomisarjaa. Tytärsoluilla on sama geenisarja kuin äidillä, ja kaikki siihen liittyvät ominaisuudet. Mitoosi vaaditaan:
- monisoluisen organismin kasvu ja kehitys (sukusolujen fuusiosta);
- solujen siirtäminen alemmista kerroksista ylempään kerrokseen sekä verisolujen (erytrosyytit, leukosyytit, verihiutaleet) korvaaminen;
- vaurioituneiden kudosten palauttaminen (joillakin eläimillä uusiutumiskyky onvälttämätön edellytys selviytymiselle, kuten meritähti tai liskot);
- kasvien ja joidenkin eläinten (selkärangattomat) suvuton lisääntyminen.
Meioosi
Sukusolujen tuman jakautumisen mekanismi eroaa jonkin verran somaattisesta jakautumisesta. Tuloksena saadaan soluja, joilla on puolet niin paljon geneettistä tietoa kuin edeltäjillään. Tämä on välttämätöntä kromosomien jatkuvan määrän ylläpitämiseksi jokaisessa kehon solussa.
Meioosi tapahtuu kahdessa vaiheessa:
- vähennysvaihe;
- yhtälövaihe.
Tämän prosessin oikea kulku on mahdollista vain soluissa, joissa on tasainen kromosomisarja (diploidi, tetraploidi, heksaporoidi jne.). Tietenkin on edelleen mahdollista käydä läpi meioosi soluissa, joissa on pariton kromosomisarja, mutta silloin jälkeläiset eivät välttämättä ole elinkelpoisia.
Tämä mekanismi varmistaa steriiliyden lajien välisissä avioliitoissa. Koska sukupuolisolut sisältävät erilaisia kromosomeja, niiden on vaikea sulautua ja tuottaa elinkelpoisia tai hedelmällisiä jälkeläisiä.
Meioosin ensimmäinen jakautuminen
Vaiheiden nimi toistaa mitoosissa olevia vaiheita: profaasi, metafaasi, anafaasi, telofaasi. Mutta on olemassa useita merkittäviä eroja.
1. Profaasi: kaksinkertainen kromosomisarja suorittaa sarjan muutoksia, jotka kulkevat viiden vaiheen läpi (leptoteeni, tsygoteeni, pakyteeni, diploteeni, diakineesi). Kaikki tämä tapahtuu konjugoinnin ja ylittämisen ansiosta.
Konjugaatio on homologisten kromosomien yhdistämistä. Niiden väliin muodostuu leptoteenejaohuet säikeet, sitten tsygoteenissa kromosomit yhdistetään pareittain ja tuloksena saadaan neljän kromatidin rakenteita.
Crossingover on kromatidiosien ristiinvaihtoprosessi sisar- tai homologisten kromosomien välillä. Tämä tapahtuu pakyteenivaiheessa. Muodostuu kromosomien risteyksiä (chiasmata). Henkilöllä voi olla kolmekymmentäviisi - kuusikymmentäkuusi tällaista vaihtoa. Tämän prosessin tulos on tuloksena olevan materiaalin geneettinen heterogeenisyys tai sukusolujen vaihtelevuus.
Kun diploteenivaihe tulee, neljän kromatidin kompleksit hajoavat ja sisarkromosomit hylkivät toisiaan. Diakineesi viimeistelee siirtymisen profaasista metafaasiin.
2. Metafaasi: Kromosomit ovat rivissä lähellä solun päiväntasaajaa.
3. Anafaasi: Kromosomit, jotka koostuvat edelleen kahdesta kromatidista, siirtyvät erilleen kohti solun napoja.
4. Telofaasi: Kara hajoaa, jolloin syntyy kaksi haploidista solua, joissa on kaksi kertaa enemmän DNA:ta.
Meioosin toinen jakautuminen
Tätä prosessia kutsutaan myös "meioosin mitoosiksi". Kahden vaiheen välisellä hetkellä DNA-kaksoistumista ei tapahdu, ja solu siirtyy toiseen profaasiin samalla kromosomisarjalla kuin se oli jättänyt telofaasin 1 jälkeen.
1. Profaasi: kromosomit tiivistyvät, solukeskus erottuu (sen jäännökset eroavat kohti solun napoja), ydinvaippa tuhoutuu ja muodostuu jakokara, joka sijaitsee kohtisuorassa karaan nähden ensimmäisestä jakautumisesta.
2. Metafaasi: kromosomit sijaitsevat päiväntasaajalla, muodostuneetmetafaasilevy.
3. Anafaasi: Kromosomit jakautuvat kromatideiksi, jotka siirtyvät erilleen.
4. Telofaasi: tytärsoluihin muodostuu ydin, kromatidit hajoavat kromatiiniksi.
Toisen vaiheen lopussa, yhdestä emosolusta, meillä on neljä tytärsolua, joissa on puolikas sarja kromosomeja. Jos meioosi tapahtuu gametogeneesin (eli sukusolujen muodostumisen) yhteydessä, jakautuminen on äkillistä, epätasaista ja muodostuu yksi solu, jossa on haploidinen kromosomisarja ja kolme pelkistyskappaletta, jotka eivät sisällä tarvittavaa geneettistä tietoa. Ne ovat välttämättömiä, jotta vain puolet emosolun geneettisestä materiaalista säilyy munasolussa ja siittiössä. Lisäksi tämä tuman jakautumisen muoto varmistaa uusien geeniyhdistelmien syntymisen sekä puhtaiden alleelien periytymisen.
Alkueläimissä on meioosin variantti, jolloin ensimmäisessä vaiheessa tapahtuu vain yksi jakautuminen ja toisessa tapahtuu risteytys. Tutkijat ehdottavat, että tämä muoto on evoluution edeltäjä normaalille meioosille monisoluisissa organismeissa. Ydinfissiossa voi olla muita tapoja, joista tiedemiehet eivät vielä tiedä.
