Cilvēka ķermenī ir gandrīz divi triljoni šūnu, kas dalās katru jūsu dzīves dienu. Viņi pastāvīgi sadala vai veido vairāk šūnu visos dzīvajos organismos, izmantojot vairākus dažādus procesus, piemēram, mejozi un mitozi. Šūnas dalās, radot vairāk šūnu, augot zīdainim, un tās arī sadalās, lai palīdzētu orgāniem vai audiem pareizi dziedēt.
Kāpēc šūnas dalās?
Šūnas dalās vairāku iemeslu dēļ. Kad zīdainis aug, pareizai augšanai viņam ir nepieciešamas vairāk šūnu, un tas tiek darīts, daloties šūnās. Zīdaiņi sākas kā viena šūna vai olšūna. Šūnas, palielinoties mazuļiem, nepalielinās, bet to ķermenī ir vairāk šūnu.
Šūnas arī sadalās, lai palīdzētu jums dziedēt. Ja jums ir savainojums, piemēram, ādas nolobīšana, jūsu šūnas sadalīsies, lai aizstātu visas trūkstošās, vecās vai bojātās šūnas jūsu ceļgalā, un dziedinās ievainoto vietu ar jaunām šūnām. Šī iemesla dēļ ādas šūnas pastāvīgi dalās, kad jūs zaudējat ikdienā mirstošās šūnas, un to aizstāšanai nepieciešamas jaunas veselīgas ādas šūnas.
Kādi ir šūnu dalīšanās veidi?
Mitozes un mejoze ir divas galvenās šūnu dalīšanās kategorijas. Mitoze ir visu veidu somatisko vai neproduktīvo šūnu dalīšanās jūsu ķermenī. Šāda veida šūnas atrodas jūsu matos, ādā, orgānos, muskuļos un ķermeņa audos. Mejoze ir jūsu ķermeņa reproduktīvo šūnu dalīšanās, un tajā ietilpst sieviešu olšūnas vai vīriešu spermas šūnas.
Kā šūnas zina, kad tām vajadzētu dalīties?
Šūnu dalījumā vecāku šūna vai sākotnējā šūna sadalās divās identiskās meitas šūnās. Šis process tiek atkārtots atkal un atkal, tā sauktajā šūnu ciklā. Šūnas faktiski regulē to sadalījumu, izmantojot ķīmiskos signālus, lai sazinātos savā starpā. Signālus sauc par ciklīniem, un tie darbojas kā ieslēgšanas slēdzis, lai paziņotu šūnām, kad jāsadalās, un pēc tam darbojas kā izslēgšanas slēdzis, lai šūnas liktu pārtraukt dalīšanos. Šūnām ir jāpārtrauc dalīšanās pareizajā laikā, lai nodrošinātu pareizu augšanu un veselību, lai gan, kad šūnas turpina dalīties pēc to apstāšanās, tas rada vēža šūnas.
Cilvēka ķermenis zaudē aptuveni 50 miljonus šūnu dienā visā ķermenī. Ādas šūnas nepārtraukti vairojas ar ātrumu no 30 000 līdz 40 000 šūnu dienā, tāpat kā matu šūnas, pateicoties šāda veida šūnu ikdienas zaudēšanai. Tikai duša un matu tīrīšana ļauj noņemt vecās ādas šūnas, lai atbrīvotu vietu jaunas veselīgas šūnas, un daži mati katru dienu ir jūsu sukā, lai atbrīvotu vietu vairāk matu šūnām vai folikulas. Cita veida šūnas jūsu orgānos, nervos un smadzenēs dalās daudz retāk, jo šie veidi nemirst tik ātri.
Kādi ir mitozes šūnu dalīšanās posmi?
Mitoze ir somatisko šūnu reprodukcijas process. Somatiskās šūnas ir visas šūnas, kas nav reproduktīvās šūnas, piemēram, mati, āda un visas jūsu ķermeņa audu un orgānu šūnas. Vissvarīgākais, kas jāatceras par mitozi, ir tas, ka divām meitas šūnām, kas izveidotas sadalījumā, būs tieši tāda pati DNS un hromosomas kā vecākajai šūnai. Divas izveidotās meitas šūnas sauc arī par diploīdām šūnām, jo tām ir divi pilni hromosomu komplekti. Šī precīza dublēšanās nerada nekādu ģenētisko daudzveidību sadalītajās šūnās.
Mitozes šūnu dalīšanās ietver vairākus dažādus posmus pirms pabeigšanas. Šis process ir paredzēts eikariotiem, kuriem ir ar membrānu saistīts kodols vai kodoli dzīvos organismos, piemēram, dzīvniekos, cilvēkos, augos un sēnēs. Tas sākas starpfāžu posmā, kad katra šūna pavada lielāko daļu laika, jo tā savāc enerģiju un barības vielas, kas nepieciešamas sadalīšanai.
Šis posms ir arī tad, kad vecāku šūna veido savas DNS kopiju, kas tiks vienādi sadalīta starp abām šūnām, kurās tā atdalās, ko sauc par meitas šūnām. Pirms DNS sintēzes šūna palielinās pēc izmēra un masas. Tālāk šūna sintezē DNS nelielā laika logā. Šūna, kas sadalīsies, sintezē olbaltumvielas, lai dalītos ar abām meitas šūnām, kā arī turpina palielināties. Starpfāzes stadijas pēdējā daļā šūnā joprojām ir kodoli, kuros kodolu ieskauj aploksne, un hromosomas tiek dublētas hromatīna formā.
Nākamais ir fāzes posms, kurā hromatīns šūnā kļūst kondensēts hromosomās. No centrosomām rodas vārpstas šķiedras. Kodola aploksne sāk sadalīties, un hromosomas pārvietojas uz šūnas pretējām pusēm. Hromotīna šķiedras ir DNS un olbaltumvielu masa, kas kondensējas, veidojot hromosomas ar katru hromosomu, kas satur divus hromatīdus un savienojas centrromē vai zonas centrā.
Prometafāzes vai vēlīnās fāzes fāzi identificē hromosomas, kuras turpina kondensēties, kamēr kinetohori (specializētās šķiedras hromosomu centromēros) parādās pie centromerām, un mitotiskās vārpstas šķiedras piestiprinās pie kinetohori.
Metafāzes stadijā hromosomas atrodas uz metafāzes plāksnes šūnas centrā, kamēr katras māsas šūnas hromatīds ir piestiprināts vārpstas šķiedrai šūnas pretējos galos vai polos. Hromosomas notur vietā polāro šķiedru spēki, kas nospiež hromosomu centromēras. Ar šo darbību abas meitas šūnas tiek atdalītas viena no otras.
Anafāzes stadijā centromeri sadalās divās daļās, un māsu hromatīdi tagad kļūst par hromosomām, kad tos velk uz diviem atsevišķiem poliem. Vārpstas šķiedras izraisa divu jauno šūnu pagarināšanos. Šī posma beigās katram polam ir pilns hromosomu komplekts. Sākotnējās šūnas citoplazmas, ko sauc par citokinēzi, dalīšanās sākas un turpinās visā šajā posmā.
Tālāk ir telofāzes posms, kad hromosomas nonāk šūnas pretējos galos un sāk dekondensēties, kad ap abām māsas šūnām izveidojas jauna kodola apvalks. Vārpstas šķiedras ap katru jauno šūnu izstumj tās. Atkal parādās arī kodoli un katras meitas šūnas hromosomu hromatīna šķiedras. Šajā brīdī vecāku šūnas ģenētiskais saturs ir vienādi sadalīts divās jaunās meitas šūnās.
Citokineses ir pēdējais dalīšanās posms, kad dzīvnieku šūnas sāk atdalīties ar šķelšanos starp abām meitas šūnām. Augu šūnās šūnu plāksne atdala meitas šūnas, veidojot šūnu sienas uz katras. Meitas šūnas sauc arī par diploīdām šūnām, tas nozīmē, ka katra no tām satur pilnu un tieši tādu pašu hromosomu daudzumu kā viena, tā otra un kā vecāku šūna.
Kādi ir mejozes šūnu dalīšanas posmi?
Ir tikai divi mejozes šūnu dalīšanās posmi-mejoze I un mejoze II. Katrā jaunajā šūnā būs unikāla DNS. Tas dod lielu ģenētikas dažādību, ko var redzēt, kad divi bērni ar vieniem un tiem pašiem vecākiem izskatās ļoti atšķirīgi viens no otra. Mejoze rodas, kad neliela daļa no katras šūnas hromosomām atraujas un piestiprinās citai hromosomai. To sauc par ģenētisko rekombināciju vai šķērsošanu.
Mejoze I sadala hromosomas uz pusēm, lai pārietu. Mejoze II katras šūnas katrā hromosomā dala ģenētikas daudzumu uz pusēm. Šūnu dalīšanās gala rezultāts ir četras meitas šūnas, nevis divas mitozes dalījumā. Katrai no šīm meitas šūnām sākotnējā pamatšūnā ir tikai puse no hromosomu skaita.
Kā dalās prokariotu šūnas?
Prokariotu šūnas ir vienšūnas baktēriju organismi bez kodola. Tie ir mikroskopiski organismi, kuriem nepieciešams dalīties, lai pastāvētu. Dalīšanās procesu sauc par bināro dalīšanos, kurā viena šūna kļūst par divām. Pirmais solis binārajā šķelšanā ir tad, kad šūnā tiek nokopēta DNS un mazi DNS gabali Sauktās plazmīdas tiek dublētas, un pēc tam abas kopijas un oriģināls pārvietojas uz šūna. Šūna aug un pagarinās, un pēc tam šūnas vidū izveidojas starpsienas gredzens, kas to sadala divās šūnās.
Šis sadalīšanas process ir tā pati ideja - mīksto sieru ar zobu diegu pārgriezt uz pusēm. Mīkstos sierus ir grūti tīri sagriezt ar nazi mīkstās konsistences dēļ. Ja mīksto sieru uzliekat uz šķīvja, varat to vienmērīgi sadalīt uz pusēm ar zobu diegu, lai izveidotu divus identiskus un vienāda izmēra gabalus.
Kas ir bezdzimuma šūnu dalīšanās?
Aseksuālo šūnu dalīšanās tiek izmantota reprodukcijai, kurā jaunas šūnas tiek ražotas, vecāku šūnu sadalot divās meitas šūnās ar bināro šķelšanos. Visām sadalītajām šūnām ir tāda pati ģenētiskā identitāte kā vecāku šūnai. Tas ļauj organismiem ļoti ātri vairoties, piemēram, baktērijās, aļģēs, raugos, pienenēs un plakanajos tārpos. Jaunās atsevišķās šūnas sauc par kloniem, jo tās ir precīzi vecāku šūnu dublikāti.
Baktērijas vairojas aseksuāli un ļoti ātri dubulto to skaitu aptuveni 20 minūtēs. Tāpēc baktēriju uzliesmojumi var būt ļoti nopietni un augt tik ātri. Baktēriju šūnām ir arī augsts mirstības līmenis, lai kompensētu ātrās reprodukcijas metodi.
Kādi ir dažādi seksuālo šūnu dalīšanas veidi?
Rauga produkti pavairošanas laikā vairojas neaktīvi, bet var vairoties arī seksuāli. Jaunais process ietver izliekumu, kas veidojas uz šūnas ārējās malas, un pēc tam notiek kodola dalīšanās. Viens no kodoliem pārvietojas pumpurā, un pēc tam tas pārtrauc vecāku šūnu. Pavairošana aseksuāli ar pumpurēšanās palīdzību ir arī tas, kā plakanie tārpi sadalās divās atsevišķās daļās un atjaunojas, lai izveidotu divus pilnus plakanos tārpus.
Daži kukaiņi, piemēram, skudras, lapsenes un bites, var vairoties gan seksuāli, gan bezdzimuma. Kad šajos kukaiņos šūnas dalās aseksuāli, tās izmanto partenogenēzes procesu, kurā no olšūnām, kas nav apaugļotas, tiek pavairoti jauni kukaiņi. Dažām sugām, kas var vairoties gan seksuāli, gan bezdzemdību apstākļos, neauglotās olšūnās rodas vīriešu kārtas kukaiņi, bet apaugļotajās olās - sievietes.
Kad augi vairojas bezdzimumā, to sauc par veģetatīvo pavairošanu, un lauksaimnieki dod priekšroku šai metodei, jo tā ražo identiskas kultūras ar mātesaugu. Dažreiz šī metode ir priekšroka, jo dažas sēklas ir grūti dīgst.
Piemēram, kartupeļu acis vai sakņu zonas tiek apstādītas, lai iegūtu vairāk kartupeļu stādu, kas ir identiski sēklas kartupeļu vai vecāku augiem. Banānu augi tiek pavairoti, atdalot zīdainos mazuļus, kas aug no vecāku auga pamata, un stādot katru no tiem pilnīgi jaunam augam. Aveņu krūmus var pavairot, saliekot dažus apakšējos zarus pret zemi un pārklājot tos ar augsni. Zari audzēs paši savu sakņu sistēmu un atveidos vairākus jaunus augus, kurus galu galā varēs atdalīt un stādīt atsevišķi jaunai kultūrai.