Sejtciklus. A nyugalmi szakasz elején a sejt növekszik, tömege, térfogata gyarapodik, mert benne intenzív anyagcserefolyamatok

Átírás

1 Sejtciklus Az osztódóképes eukarióta sejtek élete, a sejtciklus két részre, a nyugalmi szakaszra és az azt követő sejtosztódásra tagolható. A nyugalmi szakasz elején a sejt növekszik, tömege, térfogata gyarapodik, mert benne intenzív anyagcserefolyamatok zajlanak. Amikor eléri a megfelelő méretet, DNS-állománya megkettőződik. A nyugalmi szakasz végén a sejt felkészül a hamarosan bekövetkező sejtosztódásra.

2

3 A sejtciklus alatt jellegzetes változások történnek a sejtmag DNS-állományában. A nyugalmi fázisban a magplazma csaknem egynemű. A kromoszómák ilyenkor laza, kinyúlt állapotban vannak. Bázissorrendjük így íródhat át RNS-re, vagy szolgálhat mintaként a megkettőződéshez. Ezért az ilyen kromoszómaszerkezetetfunkciós formának nevezzük.

4 A DNS-állomány megkettőződése után az utódmolekulák kettős hélixei nem válnak el egymástól, hanem az ún. befűződési pontban együtt maradnak. A sejtosztódás elején fénymikroszkópban is látható testecskék jelennek meg a magban. A funkciós formájú kromoszómák ugyanis fehérjemolekulák segítségével feltekerednek, rövidülnek, kialakulnak a szállításra alkalmas transzportkromoszómák.

5 A transzportkromoszómák két kromatidából épülnek fel, amelyek a befűződési pontban kapcsolódnak egymáshoz. A kromatidák mindegyike egy-egy kettős hélixből és fehérjékből áll. Egy kromoszómán belül a két kromatida DNS-e azonos bázissorrendű, mivel egyetlen kiindulási DNS-molekula megkettőződésével alakultak ki.

6 A sejtciklus nyugalmi szakaszát követően az eukarióta sejtek kétféleképpen osztódhatnak, mitózissal vagy meiózissal. A mitózis számtartó osztódás, ami azt jelenti, hogy a folyamat alatt nem változik a sejtek kromoszómaszáma. A meiózis számfelező osztódás, az osztódás végén kialakult utódsejtek kromoszómaszáma pontosan fele a kiindulási sejtekének.

7 A sejtciklus nyugalmi szakaszát követően az eukarióta sejtek kétféleképpen osztódhatnak, mitózissal vagy meiózissal. A mitózis számtartó osztódás, ami azt jelenti, hogy a folyamat alatt nem változik a sejtek kromoszómaszáma. A meiózis számfelező osztódás, az osztódás végén kialakult utódsejtek kromoszómaszáma pontosan fele a kiindulási sejtekének.

8 A fajra jellemző kromoszómaszám a sejtosztódás középszakaszában állapítható meg a legkönnyebben. Az ember szöveteit felépítő, úgynevezett testi sejtekben 46 kromoszóma látható, amelyek nagyságuk és alakjuk szerint párokba rendezhetők. A kromoszómák között vannak olyanok, amelyek férfiakban és nőkben azonosak, ezek az úgynevezett testi kromoszómák. Az ember szöveti sejtjeiben 22 pár, azaz 44 testi kromoszóma van.

9 A testi kromoszómák mellett még két ivari kromoszómát találunk. Az elnevezés arra utal, hogy ezeknek más tulajdonságok kialakítása mellett alapvető szerepük van az ivar meghatározásában. A nők sejtjeiben két egyforma (XX) ivari kromoszóma van. A férfiak X és Y ivari kromoszómái alakjukban és méretükben is jelentősen eltérnek egymástól, azaz nem azonos tulajdonságokra vonatkozó génsorozatokból állnak.

10 A vizsgálatok kimutatták, hogy a párokba rendezhető, azonos alakú és méretű kromoszómák ugyanazon tulajdonságokra vonatkozó génsorozatokat tartalmaznak. A kromoszómapárok tagjait ezért homológ kromoszómáknak nevezik. Mindebből az is következik, hogy a kromoszómapárokat tartalmazó sejtek genetikai állománya kétszeres, vagyis a különböző gének két-két példányban találhatók bennük. A kétszeres DNS-állományú sejtek diploidok. Jelölésük 2n, ahol n a kromoszómakészlet különböző alakú és működésű kromoszómáinak száma.

11

12 Az ember szöveti sejtjeiben tehát 2n=46. Az ember ivarsejtjeiben, a hím ivarsejtben és a petesejtben ezzel szemben csak 23 kromoszómát találunk, és ezek mindegyike különböző (jelölése: n=23). Az ivarsejtek tehát egyszeres kromoszómakészletű, azaz haploid sejtek, és a különböző géneket csak egy-egy példányban tartalmazzák. A legtöbb eukarióta élőlény testét néhány gomba és az alacsonyabb rendű növények kivételével diploid sejtek építik fel. Haploidok viszont az ivarsejtek és a növények ivartalan szaporító sejtjei, a spórák.

13 Sejtciklus és sejtosztódás Sejtciklus 2 szakasza: 1. Interfázis 2. osztódási szakasz A sejtmagosztódás típusai: - amitózis (közvetlen, direkt sejtmagosztódás: a sejtmag középen befűződve kettéválik, anélkül, hogy benne alaki változás, azaz kromoszómák megjelenése lenne (moszatok, élesztőgombák) -közvetett, indirekt sejtmagosztódás: mitózis: számtartó, ekvációs osztódás ugyanannyi kromoszóma keletkezik az utódsejtekben, mint az anyasejtekben volt, meiózis: számfelező, redukciós osztódás az utódsejtekbe feleannyi kromoszóma kerül

14 Az interfázis szakaszai: Bolgár, 1999 G1 posztmitotikus (preszintetikus, preduplikációs) - perc-évek - intenzív növekedés - RNS-, fehérjeszintézis S a DNS-szintézis szakasza óra - megduplázódik a DNS G2 posztduplikációs (posztszintetikus, premitotikus)

15 A mitózis szakaszai: (2-3 óra) profázis előszakasz metafázis középsz. anafázis utószakasz telofázis végső sz. Bolgár, 1999

16 A mitózis szakaszai: Bolgár, 1999 Profázis előszakasz A kromatin állomány (2n) fonalas lesz, a fonalak megrövidülnek, a 2 kromatidából álló kromoszómák kialakulnak. Feloldódik a maghártya és a sejtmagvacska. Megkezdődik a magorsó fonalak kialakulása: - támasztófonalak: pólus és a sejt központi része közt - húzófonalak: pólus és a kinetochorok között

17 A mitózis szakaszai: Bolgár, 1999 Metafázis középszakasz A kromoszómák középsíkba rendeződése, - a testvér kromatidák elkülönülnek, csak a centromernél kapcsolódnak (monaster egy csillag állapot)

18 A mitózis szakaszai: Bolgár, 1999 Anafázis utószakasz - A testvér kromatidák szétválnak, és a pólusok felé vándorolnak (a húzófonalak megrövidülnek). (diaster kettős csillag állapot)

19 A mitózis szakaszai: Bolgár, 1999 Telofázis végszakasz - A kromoszómák kicsomagolódása (dekondenzáció). - Megjelenik a 2 maghártya és a 2 sejtmagvacska. - Kialakul az új sejtfal.

20 Sejtciklus és sejtosztódás A mitózis szakaszai: Váczi, 1995 profázis metafázis anafázis telofázis

21 MEIÓZIS A meiózis az eukarióta sejtek számfelező osztódása, melynek során a kétszeres kromoszómakészletű, diploid sejtekből egyszeres kromoszómaszerelvényű, haploid utódsejtek képződnek. Az osztódást megelőzi a DNS-állomány megkettőződése a nyugalmi szakaszban. A meiózis folyamata két főszakaszra tagolható.

22 Az I. főszakasz előszakaszában megkezdődik a transzportkromoszómák kialakulása. A homológ kromoszómák befűződési pontjuknál összekapcsolódnak egymással, más szóval párokba rendeződnek. A szakasz végére kialakul az osztódási orsó és megkezdődik a maghártya feldarabolódása is.

23 A középszakaszban az osztódási orsóhoz kapcsolódó homológ kromoszómapárok a sejt egyenlítői síkjába rendeződnek. A maghártya eltűnik. Az utószakaszban a húzófonalak hatására a homológ kromoszómapárok tagjai válnak el egymástól. A sejt két pólusára két kromatidából álló kromoszómák vándorolnak. A végszakaszban kialakul a két utódsejt maghártyája, és kettéválik a citoplazma is. Az I. főszakasz végére két utódsejt alakul ki. Az utódsejtek kromoszómakészlete egyszeres, tehát haploid. Kromoszómáikat két kromatida építi fel. Az I. főszakaszt hosszabb-rövidebb nyugalmi állapot követheti, azonban ez alatt nem történik DNSmegkettőződés.

24 A II. főszakasz előszakaszában ismét kialakulnak a transzportkromoszómák és megjelenik az osztódási orsó is. A szakasz végén megkezdődik a maghártya feldarabolódása. A középszakaszban a kromoszómák a húzófonalak segítségével a sejt középső síkjába rendeződnek. Az utószakaszban a kromoszómák kromatidái elválnak egymástól, a sejt két pólusára egyetlen kromatidából álló kromoszómák vándorolnak. A végszakaszban kialakulnak az utódsejtek. A négy utódsejt mindegyike haploid, és kromoszómáik egyetlen DNS kettős hélixet tartalmaznak, tehát a különböző génekből egy-egy példány van bennük.

25

26 A sejtciklus zavarai A sejtciklus lefolyása szigorúan szabályozott folyamat. Bizonyos esetekben ez a szabályozás zavart szenved, és egyes szöveti sejtek osztódása kórosan felgyorsul. Ha a szervezet védekező rendszere nem ismeri fel ezeket a hibás, túlságosan gyorsan osztódó sejteket, akkor a folyamat sejtburjánzáshoz, daganatok kialakulásához vezethet. A rosszindulatú daganatokat képző, ún. rákos sejtek kialakulásuk helyétől távoli szervekbe, szövetekbe is eljutnak, ott megtelepednek, más szóval áttéteket okozhatnak

27 Ennek következményeként a szervezet más részein is megjelennek a daganatok. A rákos sejtek kialakulásának valószínűségét különböző rákkeltő anyagok (pl. kátrányos égéstermékek, különböző vegyszerek, röntgensugárzás) fokozzák, ezért a betegség megelőzésében fontos szerepe van az egészséges környezetnek és életmódnak.