Ugrás a tartalomhoz

Növénytan

Sejtosztódás

Sejtosztódás

A génekben[247] tárolt információknak kettős szerepük van az élő szervezetekben: egyrészt a fehérjék szintézisének irányításával meghatározzák azok tulajdonságait, másrészt az öröklődő tulajdonságokat az utódoknak, illetve az utódsejteknek átadják. A tulajdonságok átörökítését a sejtosztódás teszi lehetővé. Új növényi sejtek számtartó vagy számfelező sejtosztódással (mitózissal vagy meiózissal) keletkezhetnek. A valódi (ún. meio-) spórák, valamint a virágos növények pollen- és embriózsáksejtjei meiotikus, más növényi és gombasejtek (az ivarsejteket, valamint a gombák ún. mellékspóráit is beleértve) pedig többnyire mitotikus osztódással jönnek létre.

Gyökércsúcs mitotikusan osztódó merisztémasejtekkel (Fridvalszky Lóránt felvétele)
Gyökércsúcs mitotikusan osztódó merisztémasejtekkel (Fridvalszky Lóránt felvétele)

A sejt a mitózis révén a megduplázódott örökítő anyagát az utódsejtek között egyenlő mértékben megosztja, s ezzel párhuzamosan a megnövekedett mennyiségű citoplazmáját is kettéválasztja. A folyamat rendszerint 30-60 percig tart. A kromatinállomány és a sejt anyaga a két mitózis között (a szintézis szó kezdőbetűjéről S-szakasznak nevezett időtartam alatt) duplázódik meg. Az S-szakaszt a mitózistól (M-szakasztól) egy-egy nyugalmi fázis, a G1-, illetve a G2-szakasz választja el. Ezekben a szakaszokban szintetikus folyamatok nem zajlanak, és a mitózis is szünetel.

A mitózis első szakasza a profázis . A G2-szakaszban még diffúz kromatinállomány fokozatosan kromoszómákká tömörül. A centromeronok a megkettőződött kromoszómákat (kromatidokat) még összekötik. A sejt mikrotubulusainak nagy része szétesik, és a tubulinmolekulákból magorsófonalak kezdenek kialakulni.

A számtartó sejtosztódás (mitózis) előszakasza (profázisa) a vöröshagyma (Allium cepa, Alliaceae) gyökércsúcsának osztódó szöveti sejtjében (Fridvalszky Lóránt felvétele)
A számtartó sejtosztódás (mitózis) előszakasza (profázisa) a vöröshagyma (Allium cepa, Alliaceae) gyökércsúcsának osztódó szöveti sejtjében (Fridvalszky Lóránt felvétele)

A prometafázisban a sejtmag határolóhártyája felbomlik. A magorsó a mag korábbi területén is kialakul. A magorsófonalak az algák többségében a sejtközpontok között, a zárvatermőkben pedig a sejt pólusai között húzódnak. Két típusukat különböztetjük meg: a támasztófonalak a pólusokat és a sejt központi részét kötik össze, míg a húzófonalak a pólusoktól a kromatidok kinetochorjaiig nyúlnak. Amint a kromoszómák oszcilláló mozgással a magorsófonálzat közepébe, az egyenlítői (ekvatoriális) síkba rendeződnek, a kinetochorok is megjelennek, és a húzófonalak hozzájuk kapcsolódnak. A véletlenen múlik, hogy a kromatidpárok közül melyik fordul az egyik vagy a másik pólus irányába.

A metafázisban már minden kromatidpár teljesen összetömörült, és az ekvatoriális síkban a magorsófonalakra merőlegesen rendeződik el. A kromoszómák DNS-ének aktivitása (információleadása) ebben a fázisban minimálisra csökken.

A számtartó sejtosztódás (mitózis) középszakasza (metafázisa) a vöröshagyma (Allium cepa, Alliaceae) gyökércsúcsának osztódó szöveti sejtjében (Fridvalszky Lóránt felvétele)
A számtartó sejtosztódás (mitózis) középszakasza (metafázisa) a vöröshagyma (Allium cepa, Alliaceae) gyökércsúcsának osztódó szöveti sejtjében (Fridvalszky Lóránt felvétele)

Az anafázisban szétválnak a leánykromoszómák, és elindulnak a pólusok irányába. Közben a húzófonalak megrövidülnek, a támasztófonalak pedig megnyúlnak. A magorsófonálzat pólusai egymással ellentétes irányba mozdulnak el.

A számtartó sejtosztódás (mitózis) utószakasza (anafázisa) a vöröshagyma (Allium cepa, Alliaceae) gyökércsúcsának osztódó szöveti sejtjében (Fridvalszky Lóránt felvétele)
A számtartó sejtosztódás (mitózis) utószakasza (anafázisa) a vöröshagyma (Allium cepa, Alliaceae) gyökércsúcsának osztódó szöveti sejtjében (Fridvalszky Lóránt felvétele)

A telofázisban a leánykromoszómák elérik a pólusokat. A húzófonalak szétesnek alkotóikra, a támasztófonalak azonban tovább nyúlnak. A fokozatosan felbomló szerkezetű kromoszómák körül új sejtmaghártya alakul. A két utódsejt között megkezdődik a sejtfal képzése. Az ekvatoriális síkban a támasztófonalak mikrotubulusai henger alakú struktúrát - ún. fragmoplasztot - alakítanak ki. A Golgi-apparátus felől sejtfalalkotókat tartalmazó vezikulumok vándorolnak ebbe a régióba, és egymással egyesülve létrehozzák a sejtlemezt. Erre rakódva a vezikulumokban odaszállított poliszacharidokból[248] megkezdődik az elsődleges sejtfal kialakítása. A sejtlemez formálódása középen kezdődik, és innen terjed kifelé, az anyasejt falának irányába. Amint azt minden irányban eléri, a két utódsejtet véglegesen kettéválasztja. Az új sejtfal a citoplazma alkotóit a legtöbbször egyenlő részben osztja meg. Előfordul azonban (pl. az élesztő sarjadzásakor) az is, hogy az utódsejtekbe különböző mennyiségű plazma kerül.

A számtartó sejtosztódás (mitózis) végszakasza (telofázisa) a vöröshagyma (Allium cepa, Alliaceae) gyökércsúcsának osztódó szöveti sejtjében (Fridvalszky Lóránt felvétele)
A számtartó sejtosztódás (mitózis) végszakasza (telofázisa) a vöröshagyma (Allium cepa, Alliaceae) gyökércsúcsának osztódó szöveti sejtjében (Fridvalszky Lóránt felvétele)

Pék- vagy sörélesztőgomba (Saccharomyces cerevisiae, Ascomycetes, Saccharomycetaceae) sarjsejtjei (Dobolyi Csaba felvétele)
Pék- vagy sörélesztőgomba (Saccharomyces cerevisiae, Ascomycetes, Saccharomycetaceae) sarjsejtjei (Dobolyi Csaba felvétele)

A meiózis folyamatában az utódsejtekbe feleannyi kromoszóma jut, mint amennyi az anyasejtben volt. Az osztódás eredménye négy új, haploid sejt[249] . A meiózis két fő szakaszból áll. Az elsőben a kétkromatidos kromoszómapárok tagjai (homológ kromoszómák) válnak szét, és vándorolnak fele-fele arányban a két új sejtbe. Az első szakasz tehát egy kromoszóma-számfelező osztódás. Ezt követi a második, összességében négy sejtet eredményező osztódás, amikor már egy számtartó osztódás eredményeképpen a kromatidok különülnek el egymástól.

A meiózis második osztódásának eredményeképpen létrejött négy egyszeres kromoszómaszámú (haploid) sejt. A folyamatot tetrádképződésnek is nevezzük (Fridvalszky Lóránt felvétele)
A meiózis második osztódásának eredményeképpen létrejött négy egyszeres kromoszómaszámú (haploid) sejt. A folyamatot tetrádképződésnek is nevezzük (Fridvalszky Lóránt felvétele)

A meiózis első szakaszának profázisában a kromoszómákban jellegzetes változások következnek be. Ezek alapján ezt a szakaszt öt alszakaszra (nevük: leptotén, zigotén, pachitén, diplotén és diakinézis) osztották. A pachitén fázisban a homológ kromoszómák a közöttük levő fehérje- és RNS-tartalmú központi elemmel együtt egy háromrészes komplexet (szinaptonémális komplex) alkotnak. A szinaptonémális komplexekre feltétlenül szükség van a kiazmák (chiasma) formálódásához. A kiazmákban a homológ kromoszómák közötti génkicserélődések[250] (rekombinálódások) zajlanak le.



[247] Génnek többnyire a DNS egy fehérjét kódoló, vagy pedig egy tulajdonság fenotípusos megjelenését meghatározó darabját tekintjük. A gének együtt alkotják az egyed genetikai információit tartalmazó genomot. Az újabb felfedezések (áthelyeződő, valamint egymást átfedő gének, információleadásban közre nem működő ismétlődő szekvenciák megismerése) tükrében a gén és a genom pontos körülhatárolhatóságát sokan vitatják.

[248] A poliszacharidok több egyszerű cukormolekula egyesüléséből víz kilépésével keletkezett szénhidrátok.

[249] Haploidnak az egyszeres kromoszómaszámú, diploidnak a kétszeres kromoszómaszámú, poliploidnak pedig a többszörös kromoszómaszámú sejteket, valamint egyedeket nevezzük.

[250] Génnek többnyire a DNS egy fehérjét kódoló, vagy pedig egy tulajdonság fenotípusos megjelenését meghatározó darabját tekintjük. A gének együtt alkotják az egyed genetikai információit tartalmazó genomot. Az újabb felfedezések (áthelyeződő, valamint egymást átfedő gének, információleadásban közre nem működő ismétlődő szekvenciák megismerése) tükrében a gén és a genom pontos körülhatárolhatóságát sokan vitatják.