Vissza a Sejtbiológia lapra  Sejtmag


                                   

A sejtmag felépítése

A sejtciklus

A mitózis

A meiózis


A sejtmag felépítése

A sejtmag sematikus rajza

A sejtmag a sejt információtároló és a sejtműködést irányító rendszere. Minden eukarióta sejtben megtalálható.

Változatos alakú, nagyságú és számú sejtszervecske. Nagysága a sejtaktivitás függvénye, az aktívabb sejteké nagyobb. A legtöbb sejtben csak egy sejtmag található, de akad kétmagvú (pl. májsejtek), sőt sokmagvú (pl. harántcsíkolt izomrost) sejt is.

A színtesthez és a mitokondriumhoz hasonlóan kettős membránnal rendelkezik. Kettős membránját azonban magpórusok (maximum 100 nm-s átmérőjű) törik át, amelyek szintén igen változatos mennyiségben fordulhatnak elő a mag felszínén. A magpórusokat retesz zárja le, így ezek csak a sejtmag és környezete közti anyagáramláskor nyitottak. Az anyagáramlás szabályozott, csak meghatározott anyagok léphetnek be illetve ki a sejtmagból. Erről a szelektív szűrést végző magpórusok gondoskodnak. A kettős membrán közül a külső fokozatosan átmegy a sejtmag körül elhelyezkedő durva felszínű endoplazmatikus  hálózat membránjába, a sejtmag kettős membránja közti perinukleáris tér pedig a hálózat üregeibe torkollik.

A sejtmag mikroszkópikus felvétele

A sejtmagon belül találhatjuk a magnedvet (karioplazma) és a sötétebben festődő magvacskát (nukleolusz).

A magnedv egy fehérjékből és nukleinsavakból álló alapállomány, amiben a sejtplazmáéhoz hasonló fehérjehálózat, a magváz  található. Ebben az alapállományban foglal helyet a DNS-ből és fehérjéből álló kromatin.

Fakultációsoknak ajánlott

A kromatin „gyöngyfüzérszerű” szolenoid-struktúra. Bizonyos területein tömörebb a szerveződése, ez a heterokromatin, ami átírásra alkalmatlan, míg a lazább eukromatin a működő, átírásra alkalmas információt tartalmazza.  A „gyöngyfüzér gyöngyei” a nukleoszómák. Ezek hengerszerű képletek, amelyek 8 bázikus hisztonfehérjéből (2-2 db H2a, H2b, H3 és H4) és a rájuk tekeredő DNS-ből állnak. Egy-egy hengerre 2 csavarulattal 146 bázispárnyi hosszú DNS tekeredik fel. A hengerek közti összeköttetést (linker) az ötödik hisztonfehérje (H1) biztosítja a 60 bázispárnyi hosszúságú DNS-sel együtt.

Sejtosztódáskor ez az amúgy is bonyolult struktúra válik még szervezettebbé. A szolenoid-struktúra szuperspiralizálódik, az örökítőanyag ezért megrövidül, miközben vastagodik, így a fénymikroszkópban is látható kromoszómává alakul.

 

Vissza az elejére

  


A sejtciklus

 

FONTOS!

A sejtnek, az élet szervezeti és működési egységének az életútjában is bekövetkezik az az időszak, amikor anyagai elöregednek, sejtalkotóinak hatékonysága lecsökken. Ilyenkor a sejt osztódik, átadja tárolt információját, így képességeit utódjainak.

A sejtosztódásra azonban több fázisban kell felkészülnie minden sejtnek. Az ezekből a szakaszok-ból álló életciklust nevezik sejtciklusnak. A testi sejtek sejtciklusát két nagy szakaszra: az interfázisra és a mitózisra, a számtartó osztódásra lehet tagolni. Az ivarsejteké interfázisból és meiózisból, számfelező osztódásból áll.

Az interfázis mindkét sejtféleség ciklusában tovább tagolható Go, G1, S és G2 fázisokra.

·       Go-fázisban a sejtek aktív létfenntartó életfolyamataikat végzik, nem készülnek az osztódásra. Bizonyos sejtek (idegsejt, harántcsíkolt izomsejt) szinte egész életüket ebben a fázisban töltik, míg mások, a gyakran és gyorsan osztódó sejtek esetében ez a szakasz nagyon rövid, szinte kimutathatatlan.

·       G1-fázisban folytatódik a sejt  mindennapi élete, de jelentősebbek lesznek a felépítő folyamatok benne. Így kiemelt szerepet kap a fehérjeszintézis. A sejt megfelelő hatásokra képes továbblépni a következő fázisra. Ilyen hatás lehet a kedvező sejtkörnyezet, táplálék-ellátottság, növekedési faktorok megjelenése. Amennyiben kedvezőtlenek a feltételek, a sejt marad ebben a fázisban.

·       S-fázis alatt következik be az örökítőanyag duplikációja, azaz felépül a második kromatida. Létrejönnek a sejtosztódást biztosító egyéb elemek is.

·       G2-fázisban tovább folytatódik az osztódásra való felkészülés, amihez mindössze néhány órára van szükség.

 Ezzel a sejt felkészült az osztódásra: a mitózisra vagy a meiózisra.   Az osztódás addig tart, míg azt az induktorok le nem állítják, hogy az utódsejtek differenciálódhassanak.

Vissza az elejére

 


A mitózis

Mitózis élő sejtekben

Az interfázis lezáródását a sejtosztódás követi, ami a szervezet legtöbb sejtje esetében mitózis. Az osztódást több szakaszra lehet bontani, a szakirodalom azonban nem egységes a fázisok közti határok meghúzása terén.

 

A mitózis előszakaszában (profázis) a sejtvázból szerveződő sejtközpont (citocentrum) kettéosztódik és a sejt két ellentétes pólusa felé vándorol. Ezt követően a sejtközpontok felől megindul a magorsó kialakulása, ami a későbbiekben az örökítőanyag mozgatását végzi. A sejtmaghártya és a magvacska lebomlik, miközben a duplikált kromatin spiralizálódása miatt láthatóvá válnak a két kromatidás kromoszómák. Befűződésük felé fokozatosan kiépülnek a húzófonalak.

A mitózis középszakaszában (metafázis) a húzófonalak hozzákapcsolódnak a kromoszómák befűződéseihez és a sejt egyenlítői síkjába húzzák azokat úgy, hogy az egyik kromatida az egyik sejtközponttal, a másik kromatida a másik citocentrummal áll összeköttetésben általuk. A többi húzófonal a két sejtközpont összeköttetésére szolgál. Ezzel kialakult az osztódási orsó (magorsó).

A mitózis utószakaszában (anafázis) a fehérjemolekulákból álló húzófonalak egyik végükön elkezdenek lebomlani, amitől rövidülnek. Rövidülésük következménye az lesz, hogy a kromoszómák kromatidái a befűződések mentén elválnak egymástól és a húzófonalaktól vontatva a sejtközpontok felé vándorolnak.  Eközben a sejtközpontokat összekötő húzófonalak is szétcsúsz-nak, amitől a sejt megnyúlik.

A mitózis végszakaszában (telofázis) a megnyúlt sejt középsíkjában megkezdődik a sejtplazma kettéfűződése az ún. középlemez mentén. A már sejtpólushoz elvontatott kromatidák tömör szerkezete fellazul, míg ismét fénymikroszkópban láthatatlan kromatin nem lesz belőlük. Körülöttük új maghártya képződik, benne az új magvacskával. Végül a sejt teljesen kettéfűződik, így létrejön két teljesen egyforma génkészlettel rendelkező utódsejt.

Mitózisra haploid és diploid szomatikus (testi) sejtek is képesek. Haploid sejt mitózisával két hapliod, diploid sejt mitózisával két diploid sejt alakul ki az osztódás végére.     A mitózis alkalmas a gyors sejtutánpótlásra, a tulajdonságok átadására, de genetikai változatosságot nem biztosít, ami a változó környezethez való jobb alkalmazkodást szolgálná. Ez a másik osztódási forma, a meiózis feladata.

Vissza az elejére

 

 


A meiózis

A mitózishoz képest jóval később jelent meg az élővilág fejlődési menetében a meiózis, a számfelező osztódás (kb.700 millió éve). Megjelenésével azonban az evolúció hihetetlenül felgyorsult, soha nem látott változatosságát eredményezte az életnek. Az élőlények gyors evolválódásához azzal járult és járul ma is hozzá, hogy az osztódás végére kialakult, rekombináns örökítőanyaggal rendelkező sejtek nagyobb eséllyel alkalmazkodnak változó környezetükhöz és ami még ennél is fontosabb, ezt a képességet utódsejtjeiknek is átadják. A növényi spórák, az állatok és az ember ivarsejtjei meiózissal keletkeznek. A rekombináns szaporítósejtekből kifejlődő új egyed valamennyi sejtjében hordozza a sikeres életben maradás genetikai információját, aminek kialakulásában egykor a meiózis játszott kulcsszerepet.

Meiózisra csak diploid sejt képes. Így az osztódást megelőző duplikáció egy átmeneti tetraploid (négyszeres   kromoszómaszerelvényű) sejtet eredményez. Csak az ilyen állapotban lévő sejt tudja szabályozó anyagok hatására elkezdeni a számfelező osztódást. Az osztódás végére négy, eltérő minőségű genetikai  állománnyal rendelkező haploid sejt jön létre.

A meiózis két főszakaszból áll. Az első főszakasz előszakasza hosszabb, bonyolultabb, mint a mitózisé. A duplikált kromatin szerkezetének tömörödésével láthatóvá válnak a két kromatidás kromoszómák. Összehasonlítva ezeket, észrevehetjük, hogy egyforma alakú és nagyságú kromoszómából 1-1 pár látható a sejtben. A kromoszómapárt alkotók a homológ kromoszómák, amelyek közül az egyik apai, a másik anyai eredetű. A négyszeres génkészlet (még tetraploid a sejt!)  a homológ kromoszómák 2-2 kromatidájában található.

A sejtmaghártya mentén vándorolva, az éppen láthatóvá váló kromoszómák megkeresik homológ párjukat és azzal párosodnak. Ilyenkor összesimulnak az apai és az anyai eredetű kromoszómák kromatidái, így „négyest”, tetrádot alkotnak. Véletlenszerű helyen és számban  az egymással közvetlenül érintkező apai és anyai kromatida között szoros kapcsolat épül ki, akár át is fekhet egyik kromatida a másikon. Ez az átkereszteződés (crossing over). Ezt követően a párok távolodnak egymástól, de a korábbi összesimulás alatt kialakult tapadási, átkeresztezési pontoknál ez lassabban következik be. El is törhetnek ezeken a pontokon a kromatidák és anyaguk kicserélődik a másik kromatidáéra, vagyis géncsere (pontosabban kromatidacsere) következhet be. Ez a legfontosabb mozzanata a meiózisnak, hiszen épp a génkicserélődés eredményezi leginkább a változatos génminőségű utódsejteket az osztódás végére.

Amíg a sejtmagban a homológ kromoszómák közti folyamatok zajlanak, addig a sejtközpont kettéosztódik, a sejt két pólusa felé vándorol és kialakul a húzófonalas magorsó. A magvacska eltűnik, végül a sejtmaghártya is felbomlik. Ekkorra már befejeződik a génkicserélődés és a rekombináns kromoszómák jutnak a sejtplazmába. A húzófonalak szerveződése megkezdődik a kromoszómák befűződése felé.

A középszakaszban elérik a  húzófonalak a kromoszómákat és hozzájuk kapcsolódnak úgy, hogy az egyik sejtközpontból kiinduló fonalak az apai, a másik az anyai kromoszómát mozgatják véletlenszerűen a későbbiekben. A kromoszómák a sejt egyenlítői síkjába rendeződnek, majd kezdetét veszi a húzófonalak rövidülése, ami miatt a későbbiekben a homológ kromoszómapárok eltávolodnak egymástól. Ekkor válnak el véglegesen a tetrádok.

Az utószakaszban folytatódik a húzófonalak lebomlása, míg a kromoszómák el nem érik a sejtpólusokat. Eközben a sejt erőteljesen megnyúlik.

A végszakaszban kettéfűződik a sejtplazma, de nem épül fel új maghártya, magvacska, a kromoszóma-szerkezet is alig lazul fel. A kialakult sejtek vagy megrekednek ebben az állapotban vagy azonnal folytatják a meiózis második főszakaszát duplikáció nélkül.

A meiózis második főszakaszába tehát kétkromatidás kromoszómával jellemezhető két diploid sejt lép be. Mindkét sejtben egy rövid előszakasz után a sejtközpontok felől húzófonalak kapcsolódnak a kromoszómák befűződéséhez. Az egyik sejtközpontból kiinduló húzófonalak az egyik kromatidához, a másik pólus felől futók a másik kromatidához kapcsolódnak. Rövidülésük szétszakítja kromatidákra a kromoszómákat, ezeket vonszolják a sejtpólusok felé. Új maghártya és magvacska alakul ki, miközben az egykromatidás kromoszómák szerkezete fellazul, a két sejt pedig kettéosztódik. A második főszakasz egy rövidített mitózis, amibe 2 diploid sejt lép be és 4 haploid sejt lesz a végeredménye. A négy utódsejt azonban nem csak örökítőanyag mennyiségében tér el az „anyasejttől”, hanem annak minőségében is.

Vissza az elejére


Utolsó módosítás: 2003. 05. 20.

© Sebőkné Orosz Katalin a KOMA ösztöndíj-támogatásával