Egészségügyi alapmodul
Sejtfelépítés és sejtosztódás: hol van a DNS, és hogyan adódik tovább?
A sejthártya, a sejtmag és a sejtalkotók feladata; a magi és mitokondriális DNS különbsége; a DNS-másolás, a mitózis és a citokinézis kapcsolata.
A sejt részeit az elhelyezkedésük szerint is különítsd el
Egy szokásos, sejtmagvas emberi sejtet kívülről sejthártya határol. A sejthártyán belül található a citoplazma és a sejtmag. A citoplazma fogalmába a folyékony sejtplazma, vagyis a citoszol, valamint a benne elhelyezkedő sejtalkotók is beletartoznak. A maghártya elkülöníti a sejtmagot a citoplazmától.
A sejtalkotók különböző feladatokat végeznek: a sejtváz a sejt alakjában és mozgásában vesz részt, a riboszómák fehérjéket építenek fel, a mitokondriumok az energiaátalakítás fontos helyei. A sejtek szakosodása miatt a felépítésük eltérhet. Az érett emberi vörösvértest például sejtmag nélküli; ezért a szokásos sejtábrából nem következik, hogy minden emberi sejtben minden ábrázolt alkotórész megtalálható.
Forrás: 1. NIH – National Library of Medicine, MedlinePlus Genetics · 2. NIH – National Human Genome Research Institute · 10. OpenStax, Rice University
A sejthártya szabályozott anyagcserét tesz lehetővé
A sejthártya foszfolipid kettős rétegéhez fehérjék kapcsolódnak. Szelektív áteresztőképessége azt jelenti, hogy a különböző anyagok eltérő módon és sebességgel jutnak át rajta. Az oxigén átjuthat közvetlenül a lipidrétegen, az ionok és számos vízoldékony anyag közlekedésében csatornák vagy szállítófehérjék vesznek részt.
A passzív transzport a megfelelő koncentrációs, illetve elektrokémiai különbség irányában történik, közvetlen sejtes energiafelhasználás nélkül. Aktív transzporthoz energia szükséges. A hártya receptorai külső jelzéseket is érzékelhetnek. Így ugyanazon sejthatár egyszerre kapcsolódik az anyagforgalomhoz, az ionviszonyok fenntartásához és a sejtek közötti kommunikációhoz. A „féligáteresztő” szó önmagában még nem mondja meg, egy konkrét anyag hogyan jut át.
Forrás: 5. OpenStax, Rice University
A genetikai információtól a fehérjéig több sejtalkotó működik együtt
Egy magi, fehérjét kódoló gén információjáról először RNS készül. A hírvivő RNS, az mRNS a sejtmagból a citoplazmába jut, ahol a riboszóma az információ alapján aminosavakból építi fel a fehérjeláncot. A DNS tárolása és a fehérje összeállítása ezért eltérő helyhez és folyamathoz tartozik.
A riboszómák szabadon, illetve a durva felszínű endoplazmatikus retikulumhoz kapcsolódva is működhetnek. A sejtből kiválasztandó fehérjék feldolgozásában a retikulum és a Golgi-apparátus is részt vesz. A Golgi-apparátus a sejten belül helyezkedik el. Ha egy feladat a fehérjeszintézis helyét kérdezi, a riboszómát keresd; ha a fehérjék további feldolgozását és szállításra előkészítését, a kapcsolódó sejtalkotókat is gondold végig.
Forrás: 6. NIH – National Library of Medicine, MedlinePlus Genetics · 1. NIH – National Library of Medicine, MedlinePlus Genetics
DNS a sejtmagban és a mitokondriumban is található
A sejtmag, latinul nucleus, a magi kromoszómákat tartalmazza. A mitokondrium ettől különböző, a citoplazmában található sejtalkotó, saját DNS-sel. A mitokondriális DNS körkörös molekula; a mitokondrium az ATP előállításában és több anyagcsere-folyamatban is részt vesz.
A „sejtmag tartalmaz DNS-t” állítás helyes, a DNS kizárólagos sejtmagbeli elhelyezkedése viszont általános emberi sejttani szabályként pontatlan. A citoplazmában lévő mitokondriumokra is gondolni kell. Ez nem azt jelenti, hogy a magi kromoszómák szabadon úsznak a citoszolban: két külön helyen elhelyezkedő genetikai állományról beszélünk.
Forrás: 2. NIH – National Human Genome Research Institute · 3. NIH – National Human Genome Research Institute
A DNS megkettőződése megelőzi a mitózist
Az osztódásra készülő sejt a sejtciklus S szakaszában másolja le DNS-ét. A másolás befejeztével egy kromoszóma két testvérkromatidából áll. A mitózis során a megkettőződött magi genetikai állomány két leendő sejtmag között oszlik meg. A sejtplazma szétválását citokinézisnek nevezzük.
A három fogalom a DNS másolását, a magi állomány szétosztását és a sejt kettéválását különíti el. A mitózis vége és a citokinézis kezdete időben átfedhet. A mitózis a kromoszómakészlet megőrzését szolgálja. Az ivarsejtek kialakulásához kapcsolódó meiózis két egymást követő osztódással felezi a készletet, emberben szokásosan 46-ról 23 kromoszómára. A sejt növekedése, DNS-ének másolása és osztódása ezért három külön megfigyelhető változás.
Forrás: 7. OpenStax, Rice University · 4. NIH – National Human Genome Research Institute · 8. NIH – National Library of Medicine, MedlinePlus Genetics
Saját tanulási példa: miért marad 46 kromoszóma az utódsejtekben?
Vegyünk egy szokásos, 46 magi kromoszómát tartalmazó emberi testi sejtet, és feltételezzünk hibátlan DNS-másolást és mitózist. A másolás után a 46 kromoszómához összesen 92 testvérkromatida tartozik. A kromoszómák kettőződött állapotát ilyenkor a DNS-mennyiség és a kromatidák számának növekedése mutatja.
Amikor a testvérkromatidák szétválnak és a két új sejtmag kialakul, mindkettőbe 46 kromoszóma jut. A két utódsejt azért őrizheti meg a kiinduló készletet, mert a szétosztást másolás előzte meg. A „két sejt keletkezik” megállapításból tehát önmagában nem következik 23 kromoszóma utódsejtenként. A 23-as készlet a meiózissal kialakuló ivarsejtekhez kapcsolódik.
Forrás: 7. OpenStax, Rice University · 9. NIH – National Library of Medicine, MedlinePlus Genetics · 8. NIH – National Library of Medicine, MedlinePlus Genetics
Ellenőrizd a megértésedet
Négy kérdés az összefüggésekről. A visszajelzés megmutatja, melyik részt érdemes újra átnézned.
Válaszolj magadban, majd nyisd le az indoklást.
Egy elkülönített sejtrészletben nincs sejtmag, de mitokondriumok maradtak benne. Mi következik ebből?
Mitokondriális DNS még lehet benne.
A mitokondrium saját DNS-t tartalmaz. A sejtmag hiánya a magi DNS helyéről tájékoztat, és önmagában nem zárja ki a mitokondriális DNS jelenlétét. A példa a DNS helyét vizsgálja; a sejtrészlet életképességéről nem állít semmit.
Kapcsolódó rész újraolvasásaMelyik sejtalkotó állítja össze az mRNS információja alapján a fehérjeláncot?
A riboszóma.
A fehérjelánc felépítése a riboszómán zajlik. A retikulum és a Golgi-apparátus egyes fehérjék további feldolgozásában, illetve szállításában vesz részt; ez más feladat, mint az aminosavsorrend összeállítása.
Kapcsolódó rész újraolvasásaEgy 46 magi kromoszómás testi sejt hibátlan DNS-másolás és mitózis után két utódsejtet ad. Hány kromoszóma lesz az utódsejtek egy-egy sejtmagjában?
46, mert a másolás után a kromoszómakészlet megőrzésével oszlik meg a magi állomány.
A mitózist megelőző másolásból származó testvérkromatidák szétválnak. Mindkét új sejtmag a szokásos 46-os készletet kapja; a 23-ra felezés a meiózishoz kapcsolódik.
Kapcsolódó rész újraolvasásaMelyik fogalom jelöli a sejtplazma szétválását a két utódsejt kialakulásakor?
Citokinézis.
A citokinézis a sejtplazma szétválása. A DNS-replikáció az örökítőanyag másolását, a mitózis a magi genetikai állomány két leendő sejtmag közötti megosztását jelenti. A mitózis vége és a citokinézis kezdete időben átfedhet, a fogalmak mégis külön folyamatot jelölnek.
Kapcsolódó rész újraolvasásaKapcsolódó gyakorlás
Idézd fel önállóan a választ, majd nézd meg a megoldást és az elérhető magyarázatot.
Gyakorlás ebben a témakörbenPontos források és további olvasás
- NIH – National Library of Medicine, MedlinePlus Genetics · What is a cell? (új lapon)
- NIH – National Human Genome Research Institute · Talking Glossary: Nucleus (új lapon)
- NIH – National Human Genome Research Institute · Talking Glossary: Mitochondrial DNA (új lapon)
- NIH – National Human Genome Research Institute · Talking Glossary: Mitosis (új lapon)
- OpenStax, Rice University · Anatomy and Physiology 2e, 3.1: The Cell Membrane (új lapon)
- NIH – National Library of Medicine, MedlinePlus Genetics · How do genes direct the production of proteins? (új lapon)
- OpenStax, Rice University · Anatomy and Physiology 2e, 3.5: Cell Growth and Division (új lapon)
- NIH – National Library of Medicine, MedlinePlus Genetics · How do cells divide? (új lapon)
- NIH – National Library of Medicine, MedlinePlus Genetics · How many chromosomes do people have? (új lapon)
- OpenStax, Rice University · Anatomy and Physiology 2e, 18.3: Erythrocytes (új lapon)
Az oktatási összefoglaló általános ismereteket rendszerez. Személyes tünet, diagnózis vagy kezelés megítéléséhez megfelelő egészségügyi szakember szükséges.