Mitoze ir daļa no šūnu dalīšanās cikla. Šūnas hromosomas tiek kopētas, lai izveidotu divus identiskus hromosomu komplektus, un šūnas kodols sadalās divos identiskos kodolos.
Pirms mitozes šūna izveido identisku savas ģenētiskās informācijas kopumu - to sauc par replikāciju. Ģenētiskā informācija ir hromosomu DNS. Mitozes sākumā hromosomas savijas un kļūst redzamas ar gaismas mikroskopu. Hromosomas tagad ir divas hromatīdes, kas savienotas centromērā. Tā kā abas hromatīdas ir identiskas, tās sauc par māsas hromatīdām.
Mitoze notiek visu veidu cilvēka ķermeņa dalīšanās šūnās, izņemot spermu un olšūnas. Sperma un olšūnas ir gametas jeb dzimumšūnas. Gametas veidojas, izmantojot citu dalīšanās metodi, ko sauc par meiozi.
Kas tieši notiek mitozes laikā?
Mitoze ir precīzs process, kura laikā viena vecā šūna dala savu ģenētisko materiālu uz divām jaunu šūnu kodolēm. Galvenie notikumi ietver hromosomu konsolidāciju (kondensāciju), to izlīdzināšanu, māsu hromatīdu atdalīšanos un jaunu kodolu veidošanos. Lai nodrošinātu, ka katra jaunā kodola komplekts ir identisks sākotnējam, darbojas sarežģīta mašīna, ko veido centriole (dzīvnieku šūnās), mikrotubulu vijumi un proteīna kompleksi, piemēram, kinetoķori.
Mitozes stadijas
- Profāze: Hromatīns kondensējas par redzamām hromosomām. Jāatzīmē, ka katra hromosoma sastāv no divām māsas hromatīdām, kas savienotas centromērā. Šūnas centriole (dzīvnieku šūnās) pārvietojas uz pretējiem poliem un sāk veidoties dalīšanās vālīte (spindle).
- Prometafāze: Kodola apvalks izirst, un mikrotubuli no vālītes piesaistās kinetoķoriem pie katras hromatīdas centromēras. Tas ļauj hromosomām kustēties šūnas centrālajā daļā.
- Metafāze: Hromosomas sakārtojas tā dēvētajā metafāzes plaknē (šūnas ekvatoriālā zona). Šis posms nodrošina, ka māsu hromatīdas būs sadalītas vienmērīgi.
- Anafāze: Māsas hromatīdas atdalās un tiek vilktas uz pretējiem poliem, ko veicina mikrotubulu saīsinošā darbība. Tas nodrošina, ka katrs pols saņem identisku hromosomu kopu.
- Telofāze: Pie katra pola sāk veidoties jauns kodola apvalks ap hromosomu kopumu, hromosomas dekondensējas un atjaunojas kodola struktūra.
- Citokinēze: Tā nav tieši daļa no mitozes kodolu sadalīšanas, taču bieži notiek uzreiz pēc tās — šūnas citoplazma sadalās, veidojot divas atsevišķas meitas šūnas. Dzīvnieku šūnās parasti veidojas sašaurinājums (cleavage furrow), bet augu šūnās starp meitas šūnām veidojas šūnu plāksne (cell plate).
Regulācija un kontrolpunkti
Mitoze ir stingri regulēta ar šūnu cikla proteīniem, piemēram, ciklīniem un ciklīnkarbohidrātēm (CDK). Ir vairākas drošības pārbaudes — kontrolpunkti — kas pārliecinās, ka DNS ir precīzi replicēta un ka hromosomas pareizi piestiprinājušās pie dalīšanās vālītes. Ja rodas kļūdas (piemēram, nepareiza piestiprināšanās), šie kontrolpunkti var apturēt ciklu, lai ļautu labošanai vai izraisītu programēto šūnas nāvi (apoptozi).
Bioloģiskā nozīme
- Augšana un attīstība: Organismi palielinās šūnu skaitu ar mitozes palīdzību, tā nodrošinot audu augšanu un izstrādi no vienas apaugļotas olšūnas.
- Šūnu atjaunošana un bojājumu remonts: Bojāta audu remonts (piem., ādas, aknu šūnu atjaunošanās) balstās uz mitotisku dalīšanos.
- Audzēšana un neseksuāla vairošanās: Daudzi vienšūņi un daži daudzšūnu organismi vairojas ar mitozes starpniecību, radot ģenētiski identiskas pēcnācējšūnas.
- Hromosomu skaita saglabāšana: Mitoze nodrošina, ka katrai meitas šūnai saglabājas tāds pats hromosomu skaits kā vecā šūnai — svarīgi somatiskajām šūnām.
Mitozes kļūmes un slimības
Atšķirības starp dzīvnieku un augu šūnām
- Dzīvnieku šūnās parasti ir centrioles un tās izmanto sašaurināšanos citokīnēzē.
- Augu šūnās nav centrioļu, un citokīnēze norisinās, veidojot šūnu plāksni, kas vēlāk kļūst par starpsienu starp meitas šūnām.
Īsumā, mitoze ir fundamentāls un precīzs process, kas nodrošina šūnu kopēšanu un jaunu šūnu veidošanu, būtisks augšanai, atjaunošanai un organisma dzīvotspējai.
