Mitozė yra ląstelių dalijimosi ciklo dalis. Ląstelės chromosomos nukopijuojamos, kad susidarytų du identiški chromosomų rinkiniai, o ląstelės branduolys pasidalija į du identiškus branduolius.

Prieš mitozę ląstelė sukuria identišką savo genetinės informacijos rinkinį - tai vadinama replikacija. Genetinė informacija yra chromosomų DNR. Mitozės pradžioje chromosomos suvyniojamos ir tampa matomos šviesiniu mikroskopu. Dabar chromosomos yra dvi chromatidės, sujungtos ties centromera. Kadangi abi chromatidės yra identiškos viena kitai, jos vadinamos seserinėmis chromatidėmis.

Mitozė vyksta visų tipų besidalijančiose žmogaus kūno ląstelėse, išskyrus spermą ir kiaušialąstes. Spermatozoidai ir kiaušialąstės yra lytinės ląstelės. Lytinės ląstelės susidaro kitokiu dalijimosi būdu, vadinamu mejozė.

Etapai

  • Interfazė (paruošiamoji fazė) – nors techniškai nėra mitozės stadija, interfazėje vyksta DNR replikacija ir ląstelė kaupia energiją bei baltymus, reikalingus mitozei. Interfazė susideda iš G1, S (sintetinė fazė) ir G2 etapų.
  • Profazė – kondensuojasi chromosomos, tampa trumpesnės ir storesnės; branduolinė membrana pradeda suskaidyti. Centrosomos (centrioliniai kompleksai) ima formuoti mitotinį spindulį.
  • Prometafazė – branduolinė membrana išnyksta, mikrotubuliai iš mitotinio spindulio prisijungia prie chromosomų per kinetochorus (specialias baltymų struktūras centromerų srityje).
  • Metafazė – chromosomos išsidėsto vadinamajame metafazės plokštumoje (ekvatorinėje linijoje) tarp dviejų centrosomų; tai leidžia užtikrinti, kad kiekvienai dukterinei ląstelei atitektų vienoda chromatidžių porų dalis.
  • Anafazė – seserinės chromatidės atskiriamos ir traukiamos į priešingus ląstelės polius; šį judesį lemia trumpėjantys mikrotubuliai ir motoriniai baltymai.
  • Telofazė – pradeda atsinaujinti branduolinė membrana aplink kiekvieną chromosomų rinkinį, chromosomos dekondensuojasi, dingsta mitotinis spindulys.
  • Citokinezė – ląstelės citoplazma pasidalija, dažniausiai susiformuoja kontrakcinis žiedas iš aktino ir miosino, kuris susiaurina ląstelę ir padalija ją į dvi atskiras dukterines ląsteles.

Mitotinė aparatura ir svarbūs komponentai

Mitozės metu pagrindinę struktūrinę bei mechaninę funkciją atlieka mitotinis spindulys, sudarytas iš mikrotubulų. Centrosomos (centriolės) padeda organizuoti spindulį, o kinetochorai – jungiamosios grandys tarp chromosomų ir mikrotubulų. Taip pat svarbūs baltymai yra ciklinai, ciklinų priklausomi kinazės (CDK) ir įvairūs motoriniai baltymai, kurie judina chromatidės.

Reguliacija ir kontroliniai taškai

  • Siekiant išvengti genetinių klaidų, mitozė yra griežtai reguliuojama kontrolinių taškų (checkpoint) mechanizmų: G1/S, G2/M ir mitotinis (spindulio) surinkimo taškas.
  • Jei DNR pažeidimai ar chromosomų montavimo klaidos aptinkamos, ląstelė gali sustabdyti ciklą, pradėti taisymą arba aktyvuoti programinę ląstelės mirtį (apoptozę).
  • Genų reguliavimas (pvz., p53 ir kiti tumoro slopinimo baltymai) yra kritiškai svarbus užkirsti kelią nekontroliuojamam dalijimuisi ir navikų formavimuisi.

Klaidos mitozėje ir pasekmės

Jeigu chromosomų atskyrimas ar kiti mitozės žingsniai vyksta neteisingai, gali susidaryti aneuploidijos (neteisingas chromosomų skaičius dukterinėse ląstelėse), kurios yra susijusios su vėžiu ir kai kuriomis genetinėmis ligomis. Taip pat mitotinės klaidos gali sukelti ląstelių mirtį arba funkcijos sutrikimus audiniuose.

Reikšmė organizme

  • Augimo ir vystymosi procesas: mitozė leidžia kūnui augti didėjant ląstelių skaičiui.
  • Audinių atsinaujinimas: pavyzdžiui, odos epitelis, žarnyno gleivinė ir kraujodaros ląstelės nuolat atsinaujina per mitozę.
  • Žaizdų gijimas ir regeneracija: dalijimasis būtinas naujų ląstelių formavimuisi, kad užpildytų pažeistas vietas.
  • Aseksualus dauginimasis: daugelyje vienaląsčių organizmų ir kai kurių daugialąsčių augalų bei gyvūnų mitozė leidžia daugintis be apvaisinimo.

Praktiniai pastebėjimai ir terminai

Biologijoje mitozė dažnai stebima mikroskopu laboratorinėse kultūrose arba audinių mėginiuose; stadijų atpažinimui naudojami dažnai chromosomų spalvinimo metodai. Mitotinis indeksas (dalies ląstelių, esančių mitozėje, procentas) naudojamas kaip rodiklis audinio proliferacijos aktyvumui įvertinti, pavyzdžiui, onkologijoje.

Apibendrinant, mitozė yra esminis ląstelių dalijimosi mechanizmas, užtikrinantis genetinį stabilumą dukterinėse ląstelėse ir palaikantis organizmo augimą, atsinaujinimą bei regeneraciją. Jos tiksli eiga ir griežtas reguliavimas yra būtini norint išvengti genetinių sutrikimų ir ligų.