skąd się biorą komórki?
obraz 3D komórki myszy w końcowych stadiach podziału komórki (telofazy). (Fot.Lothar Schermelleh)
czasami przypadkowo ugryziesz wargę lub oskórujesz kolano, ale w ciągu kilku dni rana się goi. Czy to magia? A może jest inne wytłumaczenie?
każdego dnia, każdej godziny, każdej sekundy w twoim ciele dzieje się jedno z najważniejszych wydarzeń w życiu—komórki się dzielą. Kiedy komórki się dzielą, tworzą nowe komórki. Pojedyncza komórka dzieli się, tworząc dwie komórki, a te dwie komórki dzielą się, tworząc cztery komórki, i tak dalej. Nazywamy ten proces „podziałem komórek” i „rozmnażaniem komórek”, ponieważ nowe komórki powstają, gdy stare komórki się dzielą. Zdolność komórek do podziału jest unikalna dla organizmów żywych.
dlaczego komórki się dzielą?
komórki dzielą się z wielu powodów. Na przykład, gdy skórujesz kolano, komórki dzielą się, aby zastąpić stare, martwe lub uszkodzone komórki. Komórki również dzielą się, aby żywe istoty mogły rosnąć. Kiedy organizmy rosną, to nie dlatego, że komórki są coraz większe. Organizmy rosną, ponieważ komórki dzielą się, aby produkować coraz więcej komórek. W ludzkim ciele prawie dwa biliony komórek dzielą się każdego dnia.
oglądaj podział komórek w tym filmie poklatkowym komórki zwierzęcej (góra) i komórki bakterii E. coli (dół). Film kompresuje 30 godzin mitotycznego podziału komórek na kilka sekund. (Wideo Narodowego Instytutu Genetyki)
ile komórek jest w twoim ciele?
Ty i ja zaczynaliśmy jako pojedyncza komórka, czyli jak można nazwać jajko. Do czasu, gdy będziesz dorosły, będziesz miał biliony komórek. Ta liczba zależy od wielkości osoby, ale biolodzy umieszczają ją w okolicach 37 bilionów komórek. Tak, to jest trylion z ” T. ”
skąd komórki wiedzą, kiedy dzielić?
w podziale komórki komórka, która się dzieli, nazywana jest komórką „macierzystą”. Komórka macierzysta dzieli się na dwie komórki” córki”. Proces ten powtarza się w tzw. cyklu komórkowym.
podział komórek nowotworowych płuc (obraz z NIH)
komórki regulują swój podział komunikując się ze sobą za pomocą sygnałów chemicznych ze specjalnych białek zwanych cyklinami. Sygnały te działają jak przełączniki, aby powiedzieć komórkom, kiedy zacząć dzielić, a później, kiedy przestać dzielić. Ważne jest, aby komórki dzieliły się, abyś mógł rosnąć i leczyć rany. Ważne jest również, aby komórki przestały się dzielić we właściwym czasie. Jeśli komórka nie może przestać się dzielić, gdy ma się zatrzymać, może to prowadzić do choroby zwanej rakiem.
niektóre komórki, jak komórki skóry, ciągle się dzielą. Musimy stale tworzyć nowe komórki skóry, aby zastąpić komórki skóry, które tracimy. Wiesz, że tracimy od 30 do 40 tysięcy martwych komórek naskórka co minutę? Oznacza to, że każdego dnia tracimy około 50 milionów komórek. Jest to wiele komórek skóry do zastąpienia, dzięki czemu podział komórek w komórkach skóry jest tak ważny. Inne komórki, takie jak komórki nerwowe i mózgowe, dzielą się znacznie rzadziej.
jak komórki się dzielą
w zależności od rodzaju komórki, istnieją dwa sposoby podziału komórek—mitoza i mejoza. Każda z tych metod podziału komórek ma szczególne cechy. Jedną z kluczowych różnic w mitozie jest to, że pojedyncza komórka dzieli się na dwie komórki, które są replikami siebie i mają tę samą liczbę chromosomów. Ten rodzaj podziału komórek jest dobry dla podstawowego wzrostu, naprawy i konserwacji. W mejozie komórka dzieli się na cztery komórki, które mają połowę liczby chromosomów. Zmniejszenie liczby chromosomów o połowę jest ważne dla rozmnażania płciowego i zapewnia różnorodność genetyczną.
podział komórek mitozy
mitoza jest sposobem dzielenia się komórek somatycznych lub nie rozrodczych. Komórki somatyczne stanowią większość tkanek i narządów organizmu, w tym skórę, mięśnie, płuca, jelita i komórki włosów. Komórki rozrodcze (jak jaja) nie są komórkami somatycznymi.
w mitozie ważne jest, aby pamiętać, że komórki potomne mają te same chromosomy i DNA, co komórki macierzyste. Komórki potomne z mitozy nazywane są komórkami diploidalnymi. Komórki diploidalne posiadają dwa kompletne zestawy chromosomów. Ponieważ komórki potomne mają dokładne kopie DNA swojej komórki macierzystej, mitoza w normalnych zdrowych komórkach nie tworzy różnorodności genetycznej.
podział komórek mitozy tworzy dwie genetycznie identyczne diploidalne komórki potomne. Główne etapy mitozy przedstawiono tutaj. (Zdjęcie autorstwa Mysid z Science Primer i National Center for Biotechnology Information)
cykl komórkowy mitozy
zanim komórka zacznie się dzielić, znajduje się w „interfazie.”Wydaje się, że komórki muszą się stale dzielić (pamiętaj, że każdego dnia w twoim ciele są 2 biliony podziałów komórkowych), ale każda komórka spędza większość swojego czasu w interfazie. Interfaza to okres, w którym komórka przygotowuje się do podziału i rozpoczęcia cyklu komórkowego. W tym czasie komórki zbierają składniki odżywcze i energię. Komórka macierzysta również wykonuje kopię swojego DNA, aby dzielić się równo między dwiema komórkami potomnymi.
proces podziału mitozy ma kilka etapów lub faz cyklu komórkowego—interfazę, profazę, prometafazę, metafazę, anafazę, telofazę i cytokinezę—aby z powodzeniem utworzyć nowe komórki diploidalne.
cykl komórkowy mitozy obejmuje kilka faz, w wyniku których powstają dwie nowe diploidalne komórki potomne. Każda faza jest tutaj wyróżniona i pokazana przez mikroskopię świetlną z fluorescencją. Kliknij na obrazek, aby dowiedzieć się więcej o każdej fazie. (Zdjęcie z OpenStax College ze zmodyfikowanymi pracami Mariany Ruiz Villareal, Roya van heesheena i Wadsworth Center.)
gdy komórka dzieli się podczas mitozy, niektóre organelle są dzielone między dwie komórki potomne. Na przykład mitochondria są zdolne do wzrostu i podziału podczas międzyfazowej, więc komórki potomne mają wystarczającą ilość mitochondriów. Aparat Golgiego rozkłada się jednak przed mitozą i ponownie składa w każdej z nowych komórek potomnych. Wiele szczegółów na temat tego, co dzieje się z organellami przed, w trakcie i po podziale komórek są obecnie badane. (Możesz przeczytać więcej o częściach komórek i organelach, klikając tutaj.)
podział komórek mejozy
mejoza jest drugim głównym sposobem podziału komórek. Mejoza to podział komórek, który tworzy komórki płciowe, takie jak żeńskie komórki jajowe lub męskie plemniki. Co należy pamiętać o mejozie? W mejozie każda nowa komórka zawiera unikalny zestaw informacji genetycznej. Po mejozie plemniki i komórki jajowe mogą połączyć się, tworząc nowy organizm.
mejoza jest powodem różnorodności genetycznej wszystkich organizmów rozmnażających się płciowo. Podczas mejozy niewielka część każdego chromosomu urywa się i przytwierdza do innego chromosomu. Proces ten nazywa się „crossing over” lub ” rekombinacja genetyczna.”Rekombinacja genetyczna jest powodem, dla którego pełne rodzeństwo zbudowane z komórek jajowych i plemników tych samych rodziców może wyglądać bardzo różnie.
cykl komórkowy mejozy ma dwa główne etapy podziału-mejozę I i mejozę II. Efektem końcowym mejozy są cztery haploidalne komórki potomne, z których każda zawiera inną informację genetyczną od siebie i komórki macierzystej. Kliknij, aby uzyskać więcej szczegółów. (Zdjęcie z bazy Naukowej Narodowego Centrum Informacji biotechnologicznej.)
cykl komórkowy mejozy
mejoza ma dwa cykle podziału komórek, dogodnie nazywane Mejozą I i MEJOZĄ II. mejoza i zmniejsza o połowę liczbę chromosomów i jest również przy przechodzeniu przez. Mejoza II zmniejsza o połowę ilość informacji genetycznej w każdym chromosomie każdej komórki. Efektem końcowym są cztery komórki potomne zwane komórkami haploidalnymi. Komórki haploidalne mają tylko jeden zestaw chromosomów-połowę liczby chromosomów jako komórki macierzystej.
zanim rozpocznie się mejoza, komórka przechodzi przez interfazę. Podobnie jak w mitozie, komórka macierzysta wykorzystuje ten czas do przygotowania się do podziału komórki poprzez gromadzenie składników odżywczych i energii oraz tworzenie kopii swojego DNA. W kolejnych stadiach mejozy DNA to zostanie zamienione podczas rekombinacji genetycznej, a następnie podzielone pomiędzy cztery haploidalne komórki.
pamiętaj więc, że mitoza pomaga nam rosnąć, a mejoza sprawia, że wszyscy jesteśmy wyjątkowi!
Bianconi E, Piovesan a, Facchin F, Beraudi a, Casadei R, Frabetti F, Vitale L, Pelleri MC, Tassani S, Piva F, Perez-Amodio S, Strippoli P, Canaider S. Ann. Oszacowanie liczby komórek w organizmie człowieka. Pobrano 14 marca 2014 z https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23829164.
oryginalny film o komórkach zwierzęcych i komórkach E. Coli z National Institute of Genetics za pośrednictwem Wikimedia. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Movie_4._Cell_division.ogv