Ćelije u našem tijelu kontinuirano se dijele kroz mitozu, proces koji je neophodan za rast i regeneraciju tkiva. Ovaj mehanizam omogućava majčinoj ćeliji da se podijeli na dvije kćeri ćelije, genetski identične jedna drugoj i izvornoj ćeliji. U ovoj podjeli, DNK u ćelijskom jezgru je raspoređena u dvije identične grupe hromozoma.
U ovom članku ćemo detaljno objasniti sve što trebate znati o mitozi, njenim fazama i njenom značaju u višećelijskim organizmima.
Šta je mitoza
Mitoza je vrsta ćelijske diobe u kojoj se matična ćelija dijeli i formira dvije genetski identične kćerke ćelije. Tokom ovog procesa, genetski materijal originalne ćelije, koji se umnožava, organizuje se i distribuira na hromozomima, tako da svaka ćelija kćerka dobija potpunu i tačnu kopiju genetske informacije.
Kod višećelijskih organizama kao što su ljudi, mitoza ne samo da omogućava rast, već je i ključna za popravku oštećenih tkiva. Osim toga, to je proces kroz koji se razmnožavaju jednoćelijski eukariotski organizmi (kao što je kvasac).
Glavni cilj mitoze je osigurati ispravnu distribuciju DNK, jer svaka greška u ovom procesu može uzrokovati stvaranje ćelija sa genetskim abnormalnostima, što može dovesti do bolesti poput raka.
Tokom mitotičkih podjela, DNK se ne raspoređuje nasumično. Ovo je organizirano i raspoređeno među dupliciranim hromozomima u nizu dobro definiranih faza.
Faze ćelijskog ciklusa i mitoze
Da bismo razumjeli mitozu, prvo moramo razumjeti ćelijski ciklus, koji se sastoji od dvije glavne faze: interfaze i mitotske faze.
Interfejs
Interfaza je najduža faza ćelijskog ciklusa i ima nekoliko podfaza:
- G1 faza: Ćelija raste i obavlja svoje normalne funkcije. To je period intenzivne metaboličke aktivnosti i rasta ćelija.
- Faza S: U ovoj fazi, ćelija duplira svoju DNK, pripremajući se za podelu.
- G2 faza: To je drugi period rasta, tokom kojeg se ćelija priprema za početak mitoze.
Mitotička faza
Mitotička faza, poznata i kao mitoza, dijeli se na pet glavnih faza, koji omogućavaju formiranje dvije identične kćeri ćelije:
1. Profaza: Tokom ove faze, hromozomi se kondenzuju, odnosno postaju kompaktni i vidljivi pod mikroskopom. Nuklearni omotač počinje da se razbija i mitotičko vreteno, struktura sastavljena od mikrotubula, formira se između polova ćelije. Ova struktura će biti neophodna za kretanje hromozoma tokom sledećih faza mitoze.
2. Prometafaza: U ovoj fazi, nuklearni omotač se potpuno raspada i mitotičko vreteno počinje da stupa u interakciju sa hromozomima. Ovi hromozomi, sada potpuno kondenzovani, vezuju se za mikrotubule kroz posebne strukture koje se nazivaju kinetohori.
3. Metafaza: Hromozomi se poredaju u centru ćelije, formirajući metafazna ploča. Ovo poravnanje je ključno, jer osigurava da svaka ćelija kćerka dobije tačnu kopiju genetskog materijala.
4. Anafaza: Sestrinske hromatide (svaki od dva dela repliciranog hromozoma) se razdvajaju i mikrotubule vuku prema polovima ćelije. U ovoj fazi, svaka ćelija kćeri garantovano dobija kompletan set hromozoma.
5. Telofaza: U ovoj završnoj fazi, hromozomi dopiru do polova ćelije i nuklearne membrane se rekonstituišu oko svakog seta hromozoma. Kromosomi počinju da se dekondenziraju i mikrotubule mitotičkog vretena nestaju.
Citokineza: konačna podjela
Kada se telofaza završi, dolazi do citokineze koja se sastoji od dioba citoplazme ćelije. U životinjskim ćelijama formira se žljeb koji guši matičnu ćeliju, razdvajajući je na dvije kćeri ćelije. U biljnim ćelijama, citokineza se javlja kroz formiranje novog ćelijskog zida između dve ćelije kćeri.
Značaj mitoze u živim bićima
Mitoza je neophodna za razvoj i održavanje višećelijskih organizama. Neke od njegovih najvažnijih funkcija su:
- Popravak tkiva: U slučaju povreda, mitoza omogućava regeneraciju oštećenih ćelija.
- Rast: Odgovoran je za povećanje veličine višećelijskih organizama, kao što su ljudi, od jedne početne ćelije do triliona ćelija.
- Razmnožavanje u jednoćelijskim organizmima: Kod nekih jednoćelijskih eukariotskih organizama, mitoza je glavni mehanizam aseksualne reprodukcije.
Mitoza je takođe usko povezana sa genetskom stabilnošću organizama, jer obezbeđuje da ćelije kćeri dobiju tačnu kopiju genetskog materijala ćelije majke.
Greške u mitozi: posljedice
Kada se mitoza ne izvede ispravno, može doći do grešaka u distribuciji hromozoma. Ove greške, poznate kao aneuploidije, može dovesti do stanica s abnormalnim brojem hromozoma.
Aneuploidije mogu imati ozbiljne posljedice po zdravlje organizma. Na primjer, kada ćelije sadrže previše ili premalo kromosoma, mogu se razviti genetske bolesti ili rak. Jedna od najpoznatijih aneuploidija kod ljudi je Downov sindrom, koji se javlja kada postoji dodatna kopija hromozoma 21.
Osim grešaka u broju hromozoma, mogu se pojaviti i greške mutacije tokom replikacije DNK u S fazi ćelijskog ciklusa. Ove mutacije mogu poremetiti normalne funkcije gena, što također može izazvati razvoj bolesti.
Da bi se minimizirali ovi rizici, ćelije imaju mehanizme kontrole i ispravljanja grešaka koji se aktiviraju kada otkriju probleme tokom mitoze. Međutim, ovi mehanizmi nisu sigurni, a u nekim slučajevima greške mogu ostati neprimijećene.
Dakle, mitoza, iako je fino izbalansiran proces, može dovesti do ozbiljnih problema ako se ne provodi kako treba.
Mitoza je neophodan proces za život. Zahvaljujući njemu, organizmi rastu, regenerišu se i održavaju genetsku stabilnost. Međutim, kada dođe do neuspjeha u ovom procesu, posljedice mogu biti ozbiljne, zbog čega je za zdravlje stanica od vitalnog značaja da mitoza funkcionira ispravno.