Šūnu dalīšanās: šūnu cikls

Organisma augšana notiek šūnu skaita palielināšanās dēļ dalīšanās ceļā. Galvenās šūnu dalīšanās metodes cilvēka organismā ir mitoze un mejoze. Procesi, kas notiek šo šūnu dalīšanās metožu laikā, norit vienādi, bet noved pie atšķirīgiem rezultātiem.

Mitotiskā šūnu dalīšanās (mitoze) izraisa šūnu skaita palielināšanos un organisma augšanu. Šī metode nodrošina šūnu atjaunošanos, kad tās nolietojas vai iet bojā. Pašlaik ir zināms, ka epidermas šūnas dzīvo 10–30 dienas, eritrocīti – līdz 4–5 mēnešiem. Nervu un muskuļu šūnas (šķiedras) dzīvo visu cilvēka mūžu.

Visas šūnas reprodukcijas (dalīšanās) laikā piedzīvo izmaiņas, kas atbilst šūnas ciklam. Šūnas cikls ir nosaukums, kas dots procesiem, kas notiek šūnā no dalīšanās līdz dalīšanās brīdim vai no dalīšanās līdz šūnas nāvei (nāvei). Šūnas ciklā izšķir šūnas sagatavošanos dalīšanās brīdim (interfāze) un mitozi (šūnu dalīšanās process).

Starpfāzē, kas ilgst aptuveni 20–30 stundas, palielinās biosintēzes procesu ātrums, palielinās organellu skaits. Šajā laikā šūnas un visu tās strukturālo komponentu, tostarp centrioļu, masa dubultojas.

Notiek nukleīnskābju molekulu replikācija (atkārtošanās, dubultošanās). Tas ir process, kurā tiek pārnesta vecāku DNS glabātā ģenētiskā informācija, precīzi reproducējot to meitas šūnās. Vecāku DNS ķēde kalpo kā veidne meitas DNS sintēzei. Replikācijas rezultātā katra no divām meitas DNS molekulām sastāv no vienas vecas un vienas jaunas ķēdes. Mitozes sagatavošanās periodā šūnā tiek sintezēti proteīni, kas nepieciešami šūnu dalīšanai. Līdz starpfāzes beigām hromatīns kodolā ir kondensējies.

Mitoze (no grieķu mitos — pavediens) ir periods, kad mātesšūna dalās divās meitasšūnās. Mitotiskā šūnu dalīšanās nodrošina šūnu struktūru, tās kodola vielas — hromatīna — vienmērīgu sadalījumu starp abām meitasšūnām. Mitozes ilgums ir no 30 minūtēm līdz 3 stundām. Mitoze tiek iedalīta profāzē, metafāzē, anafāzē, telofāzē.

Profāzē kodoliņš pakāpeniski sadalās, un centrioles novirzās šūnas poliem. Centriolu mikrotubulules ir vērstas ekvatora virzienā, un ekvatoriālajā reģionā tās pārklājas viena ar otru.

Metafāzē kodola membrāna tiek iznīcināta, hromosomu pavedieni tiek virzīti uz poliem, saglabājot savienojumu ar šūnas ekvatoriālo apgabalu. Endoplazmatiskā tīkla un Goldži kompleksa struktūras sadalās mazos burbuļos (pūslīšos), kas kopā ar mitohondrijiem tiek sadalīti abās dalāmās šūnas pusēs. Metafāzes beigās katra hromosoma sāk dalīties divās jaunās meitas hromosomās ar garenisku spraugu.

Anafāzē hromosomas atdalās viena no otras un pārvietojas šūnas poliem virzienā ar ātrumu līdz 0,5 μm/min. Anafāzes beigās plazmas membrāna ievaginējas pa šūnas ekvatoru perpendikulāri tās gareniskajai asij, veidojot dalīšanās vagu.

Telofāzē hromosomas, kas ir atdalījušās uz šūnas poliem, dekondensējas, pārvēršas hromatīnā, un sākas RNS transkripcija (produkcija). Veidojas kodola membrāna un kodoliņš, un ātri veidojas nākamo meitasšūnu membrānas struktūras. Šūnas virsmā, gar tās ekvatoru, sašaurinājums padziļinās, un šūna sadalās divās meitasšūnās.

Mitotiskās dalīšanās dēļ meitas šūnas saņem hromosomu komplektu, kas ir identisks mātes hromosomām. Mitoze nodrošina ģenētisko stabilitāti, šūnu skaita palielināšanos un līdz ar to organisma augšanu, kā arī reģenerācijas procesus.

Dzimumšūnās novērojama meioze (no grieķu mejozes — redukcija). Šo šūnu dalīšanās rezultātā veidojas jaunas šūnas ar vienu (haploīdu) hromosomu komplektu, kam ir nozīme ģenētiskās informācijas pārraidē. Kad viena dzimumšūna saplūst ar pretējā dzimuma šūnu (apaugļošanās laikā), hromosomu komplekts dubultojas, kļūst pilnīgs, dubultots (diploīds). Pēc dzimumšūnu saplūšanas izveidojušajā diploīdā (binukleārajā) zigotā ir divi identisku (homologu) hromosomu komplekti. Katrs diploīda organisma (zigotas) homologo hromosomu pāris rodas no olšūnas kodola un no spermas kodola.

Nobriedušā organismā dzimumšūnu mejozes rezultātā katrā meitas šūnā ir tikai viens no visiem sākotnējo šūnu homologo hromosomu pāriem. Tas kļūst iespējams, jo mejozes laikā notiek tikai DNS replikācija un divas secīgas kodolu dalīšanās. Rezultātā no vienas diploīdas šūnas veidojas divas haploīdas šūnas. Katrā no šīm meitas šūnām ir uz pusi mazāk hromosomu (23) nekā mātes šūnas kodolā (46). Mejozes rezultātā haploīdajām dzimumšūnām ir ne tikai uz pusi mazāks hromosomu skaits, bet arī atšķirīgs gēnu izvietojums hromosomās. Tāpēc jaunais organisms nes ne tikai vecāku īpašību summu, bet arī savas (individuālās) pazīmes.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]