Szervezetosztódás

nov 15, 2021

Szervezetosztódás definíciója

A sejtosztódás a sejtek osztódási folyamata. A sejtosztódásnak több típusa van, attól függően, hogy milyen típusú szervezet osztódik. A szervezetek az idők során úgy fejlődtek, hogy a sejtosztódás különböző és összetettebb formái alakultak ki. A legtöbb prokarióta, vagyis baktérium bináris osztódást használ a sejtosztódáshoz. A különböző méretű eukarióták a mitózist használják az osztódáshoz. Az ivarosan szaporodó eukarióták a sejtosztódás egy speciális formáját, a meiózist használják a sejt genetikai tartalmának csökkentésére. Erre azért van szükség az ivaros szaporodásban, mert mindkét szülőnek csak a szükséges genetikai anyag felét kell átadnia, különben az utódok túl sok DNS-t kapnának, ami problémát jelenthet. A sejtosztódás ezen különböző típusait az alábbiakban tárgyaljuk.

A sejtosztódás típusai

Prokarióta sejtosztódás

A prokarióták a sejtosztódás egy olyan típusán keresztül szaporodnak, amelyet bináris osztódásnak nevezünk. A prokarióták egyszerű szervezetek, csak egy membránnal és belső osztódással nem rendelkeznek. Így amikor egy prokarióta osztódik, egyszerűen megismétli a DNS-t és kettéválik. A folyamat ennél egy kicsit bonyolultabb, mivel a DNS-t először speciális fehérjéknek kell feltekerniük. Bár a DNS a prokariótákban általában gyűrű alakban létezik, a sejt általi használat során eléggé összegabalyodhat. A hatékony másoláshoz a DNS-t ki kell feszíteni. Ez lehetővé teszi azt is, hogy a létrehozott két új DNS-gyűrűt a keletkezésük után szét lehessen választani. A két DNS-szál a prokarióta sejt két különböző oldalán válik szét. A sejt ezután meghosszabbodik, és középen osztódik. A folyamat az alábbi képen látható.

A DNS a kusza vonal. A többi komponens fel van címkézve. A plazmidok kis DNS-gyűrűk, amelyek szintén a bináris hasadás során másolódnak, és a környezetből, a széteső, elhalt sejtekből is felvehetők. Ezeket a plazmidokat aztán tovább lehet sokszorosítani. Ha egy plazmid előnyös, akkor elszaporodik egy populációban. Részben így alakul ki az antibiotikum-rezisztencia a baktériumokban. A riboszómák olyan kis fehérjeszerkezetek, amelyek segítenek a fehérjék előállításában. Ezek is replikálódnak, hogy minden sejtnek legyen elég a működéshez.

Eukarióta sejtosztódás: Mitózis

Az eukarióta szervezetek membránhoz kötött organellumokkal és kromoszómákon létező DNS-sel rendelkeznek, ami nehezebbé teszi a sejtosztódást. Az eukariótáknak az osztódás előtt meg kell sokszorozniuk DNS-üket, organelláikat és sejtmechanizmusaikat. Sok organellum osztódik egy olyan folyamat segítségével, amely lényegében bináris osztódás, ami a tudósokat arra engedi következtetni, hogy az eukarióták más prokarióták belsejében élő prokariótákból alakultak ki.

Az eukarióta a sejtciklus interfázisa során a DNS és a szervsejtek replikációja után megkezdheti a mitózis folyamatát. A folyamat a profázis során kezdődik, amikor a kromoszómák kondenzálódnak. Ha a mitózis a kromoszómák kondenzálódása nélkül folytatódna, a DNS összegabalyodna és elszakadna. Az eukarióta DNS számos fehérjéhez kapcsolódik, amelyek összetett struktúrákba tudják hajtogatni. Ahogy a mitózis a metafázis felé halad, a kromoszómák a sejt közepén sorakoznak fel. A kromoszómák egyes felei, amelyeket testvérkromatidáknak neveznek, mivel egymás replikált másolatai, a mitózis előrehaladtával szétválnak a sejt mindkét felében. A mitózis végén egy másik, citokinézisnek nevezett folyamat osztja a sejtet két új leánysejtre.

Minden eukarióta szervezet a sejtosztódáshoz mitózist használ. Azonban csak az egysejtűek használják a mitózist a szaporodás egyik formájaként. A legtöbb többsejtű szervezet ivarosan szaporodik, és DNS-ét egy másik szervezet DNS-ével kombinálja a szaporodáshoz. Ezekben az esetekben a szervezeteknek más sejtosztódási módszerre van szükségük. A mitózis azonos sejteket eredményez, a meiózis azonban a normál sejt genetikai információjának felével rendelkező sejteket hoz létre, ami lehetővé teszi, hogy két azonos fajhoz tartozó, különböző szervezetből származó sejt egyesüljön.

Eukarióta sejtosztódás: Meiózis

A szexuálisan szaporodó állatoknál általában szükséges a genetikai információ csökkentése a megtermékenyítés előtt. Egyes növények létezhetnek a genetikai kód túl sok másolatával is, de a legtöbb élőlényben rendkívül káros a túl sok másolat. Az embereknél akár egy kromoszóma egy plusz példánya is káros változásokat okozhat a szervezetükben. Ennek ellensúlyozására az ivarosan szaporodó szervezetek egyfajta sejtosztódáson, a meiózison mennek keresztül. Mint a mitózis előtt, a DNS és a szervsejtek megismétlődnek. A meiózis folyamata két különböző sejtosztódást tartalmaz, amelyek egymás után következnek be. Az első meiózis, a meiózis I, szétválasztja a homológ kromoszómákat. A sejtben lévő homológ kromoszómák képviselik az egyes gének két allélját, amelyekkel a szervezet rendelkezik. Ezek az allélok rekombinálódnak és szétválnak, így a keletkező leánysejtek minden génhez csak egy alléllal rendelkeznek, és nincsenek homológ kromoszómapárok. A második osztódás, a meiózis II, a mitózishoz hasonlóan szétválasztja a DNS két példányát. A meiózis végeredménye egy sejtben 4 sejt, amelyek mindegyike a genomnak csak egy-egy példányával rendelkezik, ami a normális szám felét jelenti.

A szervezetek általában ezeket a sejteket ivarsejtekbe csomagolják, amelyek utazhatnak a környezetbe, hogy más ivarsejteket találjanak. Amikor két megfelelő típusú ivarsejt találkozik, az egyik megtermékenyíti a másikat, és zigóta keletkezik. A zigóta egyetlen sejt, amely mitózison megy keresztül, hogy létrehozza a nagy szervezethez szükséges több millió sejtet. A legtöbb eukarióta tehát mind a mitózist, mind a meiózist használja, de az életciklus különböző szakaszaiban.

Szervezetek sejtosztódási szakaszai

Attól függően, hogy egy szervezet melyik típusú sejtosztódást használja, a szakaszok kissé eltérőek lehetnek.

Mitózis szakaszai

A mitózis a profázissal kezdődik, amelyben a kromoszóma kondenzálódik. A sejt továbbhalad a metafázisba, ahol a kromoszómák a metafázislemezre igazodnak. Ezután a kromoszómák az anafázisban szétválnak, majd a sejt citoplazmája a telofázisban szétcsípődik. A citokinézis a végső folyamat, amely megszakítja a sejtmembránt és kettéosztja a sejtet.

Meiózis szakaszai

A meiózis szakaszai hasonlóak a mitózishoz, de a kromoszómák másképp viselkednek. A meiózisnak két fázisa van, amelyek két különálló sejtosztódást tartalmaznak anélkül, hogy a DNS replikálódna közöttük. A meiózis I és a meiózis II ugyanazzal a 4 fázissal rendelkezik, mint a mitózis: profázis, metafázis, anafázis és telofázis. A meiózis mindkét fordulóját a citokinézis zárja le.

A profázis I-ben a kromoszómák kondenzálódnak. Az I. metafázisban a kromoszómák homológ párjaikkal szemben sorakoznak. Amikor az I. anafázisban és az I. telofázisban szétválnak, minden sejtben minden génnek csak egy formája van, amit redukciós osztódásnak nevezünk. A meiózis II ugyanúgy zajlik, mint a mitózis, a testvérkromatidák a metafázislemezen osztódnak. A II. telofázisra 4 sejt keletkezik, amelyek mindegyike az allélok felével rendelkezik, mint az anyasejt, és a genomnak csak egyetlen példánya van. A sejtek most már ivarsejtekké válhatnak, és összeolvadva új szervezeteket hozhatnak létre.

Kvíz

1. A szomatikus sejtek a testet kitöltő sejtek, amelyeknek szaporodniuk kell a károsodások kijavításához. A gametikus sejtek olyan sejtek, amelyek ivarsejteket termelnek. Melyik típusú sejtosztódáson mennek keresztül az egyes sejttípusok?
A. Szomatikus= mitózis; Gametikus= meiózis
B. Szomatikus= mitózis; Gametikus= meiózis és mitózis
C. Szomatikus= mitózis és meiózis; Gametikus= meiózis és mitózis

Az 1. kérdésre adott válasz
A B helyes. A szomatikus sejtek mindig csak mitózison mennek keresztül. Csak akkor szaporodnak, amikor egy sérülést gyógyítanak vagy a szervezet növekedése során újabb szöveteket fejlesztenek. A gametikus sejteknek is el kell végezniük ezeket az alapvető feladatokat. Ezért mitózisnak vetik alá magukat. Ők is áteshetnek meiózison, hogy ivarsejteket hozzanak létre. A szervezetek jellemzően több ezer vagy millió ivarsejtet termelnek, amihez sok gametikus diploid sejtre van szükség. Amint egy sejt haploid ivarsejtté válik, egy másik diploid sejtre van szükség további ivarsejtek létrehozásához.

2. A mitokondriumok a sejtekben található olyan szervsejtek, amelyek ATP-t, az energiához használt molekulát állítanak elő. A mitokondriumoknak a sejten belül, a mitózistól vagy a meiózistól elkülönülve kell szaporodniuk, hogy szabályozzák a szállított energia mennyiségét. A mitokondriumokban egy DNS-gyűrű található, amely a mitokondriumok anyagcseréjét szabályozza. Ez az mtDNS replikálódik, a mitokondrium megnyúlik, és kettéválik. Milyen típusú sejtosztódásról van szó?
A. Bináris osztódás
B. Mitózis
C. Meiózis

A 2. kérdésre adott válasz
Az A helyes. A mitokondriumoknak sokszor kell szaporodniuk a sejten belül, hogy elegendő energiával lássák el a sejtet. Az osztódás megjelenített egyszerű formája a bináris hasadás. Nem történik kromoszómaválogatás, vagy redukció. Az organellát egyszerűen megnagyobbítják és kettéosztják, és az azt irányító DNS-t is megkettőzik.

3. Az evolúció a DNS sikeres replikációjától függ. Valójában minden DNS a Földön csak egy vagy két eredeti sejtből származik, és a legtöbb élőlény rokonságban áll egymással. Mi felelős a különböző életformákért?
A. A mutáció
B. Genetikai rekombináció
C. Mindkettő

A 3. kérdésre adott válasz
A C a helyes. A Földön található változatosság nagy részét mind a mutációk, mind a genetikai rekombináció okozza. A meiózison áteső szervezeteknél előfordulhatnak rekombinációnak nevezett események, amelyek során a kromoszómák részei kicserélődnek. Még az aszexuális szervezetekben is a mutációk és a DNS spontán rekombinációja néha nagyon sikeres szervezeteket eredményez.

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.