Svaka stanica počinje svoj život kada se odvoji od matične stanice i završava svoje postojanje, dopuštajući da se pojave njene stanice kćeri. Priroda nudi više od jednog načina za podjelu njihove jezgre, ovisno o njihovoj strukturi.
Metode stanične diobe
Nuklearna podjela ovisi o vrsti ćelije:
- Binarna fisija (pronađena u prokariota).
- Amitoza (izravna podjela).
- Mitoza (pronađena u eukariota).
- Mejoza (dizajnirana za diobu zametnih stanica).
Vrste nuklearne diobe određene su prirodom i odgovaraju strukturi stanice i funkciji koju obavlja u makroorganizmu ili sama.
Binarna fisija
Ova vrsta je najčešća u prokariotskim stanicama. Sastoji se od udvostručavanja kružne molekule DNK. Binarna fisija jezgre naziva se tako jer se iz matične stanice pojavljuju dvije stanice kćeri identične veličine.
Nakon što se genetski materijal (molekula DNK ili RNA) pripremi na odgovarajući način, odnosno udvostruči, od stanične stijenke počinjeformira se poprečni septum koji se postupno sužava i dijeli citoplazmu stanice na dva približno identična dijela.
Drugi proces fisije naziva se pupanjem, ili neravnomjerna binarna fisija. U tom slučaju na mjestu stanične stijenke pojavljuje se izbočina, koja postupno raste. Nakon što se veličina "bubrega" i matične stanice izjednače, odvojit će se. I dio stanične stijenke se ponovno sintetizira.
Amitoza
Ova nuklearna podjela je slična onoj gore opisanoj, s tom razlikom što nema dupliciranja genetskog materijala. Ovu metodu prvi je opisao biolog Remak. Ovaj fenomen se javlja u patološki promijenjenim stanicama (degeneracija tumora), a također je fiziološka norma za tkivo jetre, hrskavicu i rožnicu.
Proces nuklearne diobe naziva se amitoza, jer stanica zadržava svoje funkcije, a ne gubi ih, kao tijekom mitoze. To objašnjava patološka svojstva svojstvena stanicama ovom metodom diobe. Osim toga, izravna nuklearna dioba odvija se bez fisijskog vretena, pa je kromatin u stanicama kćeri neravnomjerno raspoređen. Nakon toga, takve stanice ne mogu koristiti mitotički ciklus. Ponekad, amitoza rezultira stvaranjem stanica s više jezgri.
Mitoza
Ovo je neizravna nuklearna fisija. Najčešće se nalazi u eukariotskim stanicama. Glavna razlika između ovog procesa je u tome što stanice kćer i matična stanica sadrže isti broj kromosoma. Timeu tijelu se održava potreban broj stanica, a mogući su i procesi regeneracije i rasta. Flemming je bio prvi koji je opisao mitozu u životinjskoj stanici.
Proces nuklearne diobe u ovom slučaju dijeli se na interfazu i direktnu mitozu. Interfaza je stanje mirovanja stanice između podjela. Može se podijeliti u nekoliko faza:
1. Predsintetsko razdoblje - stanica raste, u njoj se nakupljaju proteini i ugljikohidrati, aktivno se sintetizira ATP (adenozin trifosfat).
2. Sintetičko razdoblje - genetski materijal je udvostručen.
3. Postsintetsko razdoblje - stanični elementi se udvostručuju, pojavljuju se proteini koji čine diobeno vreteno.
Faze mitoze
Podjela jezgre eukariotske stanice je proces koji zahtijeva stvaranje dodatne organele - centrosoma. Nalazi se uz jezgru, a glavna mu je funkcija stvaranje nove organele – diobenog vretena. Ova struktura pomaže u ravnomjernoj raspodjeli kromosoma između stanica kćeri.
Postoje četiri faze mitoze:
1. Profaza: kromatin u jezgri se kondenzira u kromatide, koje se skupljaju u blizini centromere i tvore kromosome u parovima. Jezgre se raspadaju i centriole se pomiču na polove stanice. Formira se fisijsko vreteno.
2. Metafaza: Kromosomi se poredaju u liniji kroz središte stanice, tvoreći metafaznu ploču.
3. Anafaza: Kromatide se kreću od središta stanice do polova, a zatim se centromera dijeli na dva dijela. Takavkretanje je moguće zbog diobenog vretena čije se niti skupljaju i rastežu kromosome u različitim smjerovima.
4. Telofaza: Nastaju jezgre kćeri. Kromatide se ponovno pretvaraju u kromatin, formira se jezgra, a u njoj - jezgre. Sve završava diobom citoplazme i formiranjem stanične stijenke.
Endomitoza
Povećanje genetskog materijala koji ne uključuje nuklearnu diobu naziva se endomitoza. Nalazi se u biljnim i životinjskim stanicama. U tom slučaju ne dolazi do razaranja citoplazme i ljuske jezgre, već se kromatin pretvara u kromosome, a zatim ponovno despiralizira.
Ovaj proces proizvodi poliploidne jezgre s povećanim sadržajem DNK. Slično se događa u stanicama crvene koštane srži koje stvaraju kolonije. Osim toga, postoje slučajevi kada se molekule DNA udvostruče, dok broj kromosoma ostaje isti. Zovu se politeni i mogu se naći u stanicama insekata.
Značenje mitoze
Mitotička nuklearna podjela je način održavanja konstantnog skupa kromosoma. Stanice kćeri imaju isti skup gena kao i majka i sve karakteristike koje su im svojstvene. Mitoza je potrebna za:
- rast i razvoj višestaničnog organizma (od fuzije zametnih stanica);
- premještanje stanica iz donjih slojeva u gornje, kao i zamjena krvnih stanica (eritrociti, leukociti, trombociti);
- obnova oštećenih tkiva (kod nekih životinja sposobnost regeneracije jeneophodan uvjet za opstanak, kao što su morske zvijezde ili gušteri);
- aseksualno razmnožavanje biljaka i nekih životinja (beskralježnjaka).
mejoza
Mehanizam nuklearne diobe zametnih stanica donekle se razlikuje od somatskog. Kao rezultat, dobivaju se stanice koje imaju upola manje genetskih informacija od svojih prethodnika. To je neophodno kako bi se održao konstantan broj kromosoma u svakoj stanici tijela.
Mejoza se odvija u dvije faze:
- faza redukcije;
- faza izjednačenja.
Ispravan tijek ovog procesa moguć je samo u stanicama s ravnomjernim skupom kromosoma (diploidni, tetraploidni, heksaroidni itd.). Naravno, ostaje moguće podvrgnuti se mejozi u stanicama s neparnim skupom kromosoma, ali potomstvo možda neće biti održivo.
Upravo ovaj mehanizam osigurava sterilnost u brakovima među vrstama. Budući da spolne stanice sadrže različite skupove kromosoma, to im otežava spajanje i proizvodnju održivog ili plodnog potomstva.
Prva podjela mejoze
Naziv faza ponavlja one u mitozi: profaza, metafaza, anafaza, telofaza. Ali postoji niz značajnih razlika.
1. Profaza: dvostruki skup kromosoma izvodi niz transformacija, prolazeći kroz pet faza (leptoten, zigoten, pahiten, diploten, dijakineza). Sve se to događa zahvaljujući konjugaciji i križanju.
Konjugacija je spajanje homolognih kromosoma. U leptotenu između njih nastajutanke niti, zatim se u zigotenu kromosomi spajaju u parove i kao rezultat dobivaju se strukture od četiri kromatide.
Crossingover je proces unakrsne razmjene dijelova kromatida između sestrinskih ili homolognih kromosoma. To se događa u fazi pahitena. Nastaju križanja (chiasmata) kromosoma. Osoba može imati od trideset pet do šezdeset i šest takvih razmjena. Rezultat ovog procesa je genetska heterogenost rezultirajućeg materijala ili varijabilnost zametnih stanica.
Kada dođe faza diplotene, kompleksi četiriju kromatida se raspadaju i sestrinski kromosomi se međusobno odbijaju. Dijakineza dovršava prijelaz iz profaze u metafazu.
2. Metafaza: Kromosomi se poredaju u blizini ekvatora stanice.
3. Anafaza: Kromosomi, koji se još uvijek sastoje od dvije kromatide, pomiču se prema polovima stanice.
4. Telofaza: vreteno se raspada, što rezultira dvije haploidne stanice s dvostruko većom količinom DNK.
Druga podjela mejoze
Ovaj proces se također naziva "mitoza mejoze". U trenutku između dvije faze ne dolazi do umnožavanja DNK i stanica ulazi u drugu profazu s istim skupom kromosoma koji je ostala nakon telofaze 1.
1. Profaza: kromosomi se kondenziraju, stanični centar se odvaja (njegovi ostaci se razilaze prema polovima stanice), nuklearna ovojnica je uništena i formira se diobeno vreteno, koje se nalazi okomito na vreteno od prve podjele.
2. Metafaza: kromosomi se nalaze na ekvatoru, formiranimetafazna ploča.
3. Anafaza: Kromosomi se dijele na kromatide, koje se razmiču.
4. Telofaza: jezgra se formira u stanicama kćerima, kromatide se despiraliziraju u kromatin.
Na kraju druge faze, iz jedne roditeljske stanice, imamo četiri stanice kćeri s pola seta kromosoma. Ako se mejoza dogodi u sprezi s gametogenezom (tj. stvaranjem zametnih stanica), tada je podjela nagla, neravnomjerna i nastaje jedna stanica s haploidnim skupom kromosoma i tri redukcijska tijela koja ne nose potrebne genetske informacije. Nužni su kako bi se u jajnoj stanici i spermiju sačuvala samo polovica genetskog materijala roditeljske stanice. Osim toga, ovaj oblik nuklearne podjele osigurava pojavu novih kombinacija gena, kao i nasljeđivanje čistih alela.
Kod protozoa postoji varijanta mejoze, kada se u prvoj fazi javlja samo jedna dioba, a u drugoj dolazi do križanja. Znanstvenici sugeriraju da je ovaj oblik evolucijski preteča normalne mejoze u višestaničnim organizmima. Možda postoje i drugi načini nuklearne fisije za koje znanstvenici još ne znaju.
