DIOBA STANICE

Sve stanice višestaničnog organizma nastaju

tokom rasta i razvoja mnogobrojnim uzastopnim

diobama

Kod odraslih organizama, stanice većine tkiva

dijele se kako bi se tkiva obnavljala.

Zarastanje rane primjer je procesa u kojem stanična

dioba igra vrlo važnu ulogu.

I jednostanični organizmi ulaze u proces stanične

diobe u cilju očuvanja vrste. 2

Tokom stanične diobe iz jedne ishodišne stanice (stanice majke) nastaju dvije nove stanice (stanice kćeri).

Prije početka same diobe u stanici majci mora doći do udvostručenja nasljednog materijala, odnosno replikacije DNA .

Nakon toga stanica majka sadržava dvostruku količinu nasljednog materijala, pa se on mora proporcionalno podijeliti u dvije stanice kćeri.

Svi stanični organeli i strukture moraju se također udvostručiti i rasporediti kako bi dvije stanice kćeri nastale diobom sadržavale odgovarajuću količinu staničnih organela i staničnih dijelova, slično stanici majci čijom su diobom nastale.

3

Postoje razlike u procesu stanične diobe kod prokariota i eukariota

Prokarioti Proces stanične diobe kod većine prokariota zove se

binarno cijepanje ili binarna dioba. Radi se o procesu nespolnog razmožavanja podjelom ishodišne stanice majke u dvije nove stanice kćeri od kojih svaka sadrži kopiju genskog materijala stanice majke.

Nasljedna informacija prokariota pohranjena je najčešće u obliku kružne molekule DNA (nukleoid) koja nije obavijena membranom u zasebni organel, kao kod eukariota (u prokariotskoj stanici nisu prisutni organeli).

Postoji samo jedna kopija nasljednog materijala kojem je za replikaciju dovoljno jedno ishodište replikacije.

4

Eukarioti

Stanice jednostaničnih i višestaničnih eukariota imaju složeniju građu, pa tako i složeniji proces diobe.

Dioba, odnosno mitotička faza, dio je procesa ukupnog staničnog ciklusa, slijeda staničnih događaja koji rezultiraju diobom stanice, i ne događa se izdvojeno od njega. 5

Diobom postojećih stanica nastaju nove stanice u

tijelu

U organizmu koji raste stanice se najintenzivnije

množe, pa se tako povećava ukupna masa tijela

Diobom stanica nadoknađuju se istrošene stanice u

odraslom organizmu

Postoji nekoliko vrsta diobe stanice

Mitoza

Mejoza

Amitoza

Endomitoza

6

Stanični ciklus je život stanice između dvije diobe, pri čemu

je jedna dioba uključena u ciklus.

Promjene jezgre i citoplazme vidljive su pod mikroskopom, dok

se replikacija DNA i cijepanje kromosoma ne mogu vidjeti pod

mikroskopom, a odvijaju se prije početka profaze u fazi

prividnog mirovanja, interfaza.

Prema tome stanični ciklus se sastoji od dvije faze – interfaze i

faze diobe.

Interfaza obuhvata period u toku koga se stanica priprema za

diobu.

Prije diobe stanica mora da udvostruči svoju masu, da bi sve svoje

dijelove podjednako podijelila između kćerki-stanica.

7

Interfaza [lat. inter = između] je period između dvije diobe.

Ona je najduža faza u životu stanice zato što se za vrijeme te

faze obavljaju obimne pripreme za diobu.

Dijeli se na tri faze –

Postmitotička [G1],

Sintetička [S],

Postintetička [G2].

8

G1 faza slijedi odmah nakon mitotičke faze. G potječe od engleske riječi gap

u toj fazi odvija se niz procesa bez kojih bi svaka sljedeća faza staničnog ciklusa bila nemoguća

Tokom G1 faze dolazi do sinteze novih proteina, ribosoma, mitohondrija, endoplazmatskog retikuluma i drugih dijelova stanice, a isto tako dolazi do sinteze svih enzima potrebnih za sljedeću fazu interfaze, S fazu, odnosno fazu sinteze DNA.

U G1 se fazi provjerava da li su zadovoljeni svi uslovi za prelazak u sljedeću fazu –S fazu (postignuta određena veličina stanice, sinteza svih potrebnih tvari u

stanici, udvostručavanje organela i uspješnost prethodne stanične diobe, ali i da li postoji poticaj/inhibicija vanjskim faktorima).

Vremensko trajanje G1 faze zavisi o mnogim faktorima: vrsti stanica koje se trebaju dijeliti,

njihovoj ulozi u organizmu,

o uslovima u okolini itd.

Ljudske stanice koje se učestalo dijele (svakih 24 sata) provedu u ovoj fazi u prosjeku 9 sati. U slučaju da ne postoji vanjski poticaj ili nisu zadovoljeni neki od uslova za ulazak u sljedeću fazu, stanica može ući u posebnu fazu mirovanja nazvanu G0.

9

U ključnoj, S fazi, obavlja se replikacija DNA kojom se molekuli DNA

dupliraju [od jednog molekula nastanu dva potpuno identična molekula DNA].

Dvije molekule DNA unutar dvostrukog kromosoma su identične jer su

nastale semikonzervativnom replikacijom i stoga se nazivaju sestrinskim

kromatidama. One se drže zajedno u regiji koju nazivamo centromera.

Tako stanica u G2 fazi ima duplo veću količinu DNA nego u G1 fazi. U toj se

fazi vrši intenzivna sinteza proteina potrebnih za diobu, tj. mitotičku

fazu. Izostankom te faze ne dolazi ni do mitoze.

U sklopu pripreme za mitozu, provjerava se uspješnost replikacije DNA. U

slučaju neuspjele replikacije (primjerice, uslijed oštećenja DNA), problem se

pokušava riješiti, a ako to nije moguće stanica ne ulazi u staničnu diobu.

U interfazi se kao najznačajniji proces, pored replikacije, vrši i rast ćelije. Da bi

ćelija ušla u diobu ona prvo mora da poraste i da duplira količinu DNA. 10

MITOZA

grčki; mitos –nit

Indirektna dioba

Udvostručenje nasljedne osnove, koja se podjednako

raspoređuje u obe nove stanice.

Pri tome dolazi do uzdužnog cijepanja svakog

kromosoma na dvije jednake polovine (kromatide).

Dolazi do spiralizacije kromosoma (koji postaju

vidljivi pod mikroskopom kao nitaste ili štapičaste

tvorbe).

11

MITOZA

Kćerke ćelije dobijaju međusobno jednak broj hromozoma

[obe su diploidne] i jednaku količinu DNA, a

istovremeno imaju i jednak broj hromozoma kao majka-

ćelija [2n] od koje su nastale.

Odvija se u četiri faze

Profaza

Metafaza

Anafaza

Telofaza

12

Tokom mitoze odvijaju se i još dva procesa

1. podjela jezgre (kariokineza; grč. karyo – jezgra, kinesis –

kretanje)

2. podjela citoplazme (citokineza)

Stanični ciklus ima različito vrijeme trajanja kod

različitih stanica [kod bakterija najčešće traje 20 min, a

različitih ljudskih i životinjskih stanica od 16 - 25 sati].

13

PROFAZA

Kromosomi se spiraliziraju i kondenzuju pa

postaju vidljivi pod mikroskopom.

Centrosom se podjeli i oko njega se

javljaju mikrotubuli u obliku sfere.

Centrosomi se razmiču tako dugo dok ne dospiju

na suprotne polove stanice.

Nukleol i jezgrina ovojnica isčezavaju, pa

kromosomi leže slobodno u citoplazmi.

14

METAFAZA

Kromosomi se pravilno rasporede u sredini stanice (ekvatorijalna ploča). Svaki je od njih vezan s obje strane teznim nitima.

Ova faza je kratka i u njoj su kromosomi vrlo dobro vidljivi pa je ovo najpogodnija faza za analizu

Oba centrosoma zajedno s teznim nitima i kromosomima čine diobeno vreteno.

Pri kraju metafaze se vidi da je svaki hromosom uzdužno pocjepan na dvije jednake polovice (kromatide), pa je prema tome ukupan broj kromosoma udvostručen. 15

ANAFAZA

Kromatide se razmiču prema suprotnim polovima stanice i postaju kromosomi novih stanica

Za kretanje kromatida ka polovima potroši se nekoliko molekula ATP-a. Od svakog kromozoma jedna kromatida odlazi na jedan, a druga na drugi pol stanice.

U ekvatorijalnoj ravni na površini stanice se javlja plitka brazda kao znak da je počela dioba citoplazme, što se predstavlja kao suženje u ekvatorijalnoj ravni, kao rezultat kontrakcije mikrofilamenata koji su vezani za staničnu membranu.

16

TELOFAZA

Kromosomi se opet despiraliziraju pa više nisu

vidljivi.

Javlja se nukleol i jezgrina ovojnica.

Citoplazma se potpuno podijeli pa tako konačno

nastaju dvije nove stanice.

Svaka nova stanica ima jednak broj kromosoma i

jednake gene kao i stanica od koje su nastale.

Citoplazmatske organele i paraplazmatske tvari

rasporede se u nove stanice prema svome

položaju u stanici koja se dijeli.

17

Svaka somatska stanica u čovječijem tijelu ima

46 kromosoma ili 23 para homolognih

kromosoma (diploidni broj, 2n) i to 44 autosoma i

2 heterosoma (spolni kromosomi X i Y).

Povećan ili smanjen broj kromosoma može biti

povezan sa teškim anomalijama u organizmu.

Sve četiri faze mitoze čini tzv. mitotički ciklus.

18

Najduže traju profaza i telofaza, dok je anafaza

najkraća. Novonastale stanice se mogu dijeliti

tek nakon najmanje 10 sati.

U malignim tumorima, česte su atipične mitoze.

Sljepljivanje i nejednaka podjela kromosoma

(asimetična mitoza), ili grupisanje kromosoma oko tri

ili više polova (pluripolarna mitoza).

19

MEJOZA

Organizmi koji se spolno razmnožavaju stvaraju spolne

stanice – gamete.

Gamete (spermiji i jajna stanica) imaju polovičan

(haploidan) broj kromosoma (n).

Oplodnjom jajne stanice nastaje zigota koja je

diploidna (2n) tj. ima dvostruku kromosomsku

garnituru.

Broj kromosoma neke vrste je stalan.

Do smanjenja (redukcije) broja kromosoma dolazi

tokom mejoze.

20

Mejozom nastaju stanice s novom kombinacijom

gena. Zahvaljujući spolnom razmnožavanju

potomci su različiti od roditelja.

Mejoza omogućava konstantnost broja

kromosoma svake vrste i osigurava genetičku

raznolikost (varijabilnost) organizama iste vrste.

21

MEJOZA

Mejoza je stanična dioba u kojoj se broj

kromosoma u novonastalim stanicama reducira

na polovinu u odnosu na stanicu majku -

redukcijska dioba.

Grčki meiosis – smanjenje

Redukcijska dioba koja se odvija tokom

sazrijevanja spolnih stanica.

Odvija se u dvije faze, prva i druga dioba.

22

Nakon prve diobe jezgra svaka stanica kćeri na

izgled ima polovicu broja homolognih kromosoma,

ali je sadržaj još diploidan, a tek nakon druge

diobe dolazi do polovičnog sastava i u pogledu

DNA.

Životinje

Životinjski je organizam diploidan, a samo su

gamete haploidne.

23

MITOZA

jedna dioba

produkti: dvije

identične stanice

važna je za somatske

stanice, tj. obnavljanje

tkiva

MEJOZA

dvije diobe

produkti: četiri različite

i haploidne stanice

važna je za razvoj

gameta

važna je za biološku

raznolikost

24

AMITOZA

Grčki a – bez, mitos – nit

Direktna dioba je dioba jezgre bez prethodnih

vidljivih promjena karakterističnih za mitozu.

Ne javljaju se vidljivi kromosomi, a redovno

izostaje i podjela citoplazme.

Kao rezultat amitoze često nastaju stanice sa

dvije ili više jezgara.

Javlja se u visoko diferenciranim stanicama

(jetra, bubrezi) pa se smatra da je njena svrha

umnožavanje genetskog materijala stanice bez

prekidanja njene specifične funkcije zbog diobe

stanice. 25

ENDOMITOZA

Grčki endon – unutar

Cjepanje kromosoma na kromatide bez

prethodnog razdavajanja.

Kao rezultat nastaje četverostruki ili višestruki

broj kromosoma unutar nepodijeljene jezgre.

Ovakve stanice se nalaze u jetri

26

RAST STANICE

jedno od osnovnih svojstava žive stanice.

Stvarni rast predstavlja povećanje mase žive tvari u

stanici biosintezom bjelančevina i ostalih sastojaka

stanice iz hemijski jednostavnih tvari npr.

aminokiselna.

Nakon svake mitotičke diobe stanice, novonastale

stanice rastu sve dok ne dosegnu veličinu svojstvenu

pojedinoj vrsti.

27

Rast pojedinih stanica može se zasnivati na

različitim principima

1. rast organa usljed povećanja broja stanica

mitotičkom diobom – numerički rast ili hiperplazija

2. rast usljed povećanja mase odnosno volumena

pojedinih stanica bez povećanja njihovog broja –

hipertrofija.

Obrnut proces hipertrofiji je atrofija –

smanjenje organa ili tkiva usljed smanjenja

volumena pojedinih stanica. 28

PROPADANJE STANICE

Nadoknađivanje propalih stanica hiperplazijom

preostalih stanica – regeneracija.

Sposobnost regeneracije imaju samo oni organi

odraslog organizma u kojima su stanice zadržale

sposobnost diobe.

Najveći dio stanica u tijelu neprestano se

obnavlja.

Jedino se živčanim stanicama, skeletnim i srčanim

mišićnim vlaknima vijek trajanja poklapa sa

trajanjem života cijeloga organizma.

29

PROPADANJE STANICE

Sve ostale stanice imaju ograničen vijek trajanja, od

nekoliko dana do nekoliko mjeseci.

Eritrociti žive 100-120 dana, epitelne stanice crijeva svega

2 dana.

Ovo fiziološko trošenje stanica nadoknađuje se

mitotičkim diobama matičnih stanica pa se tako

ukupan broj stanica u organizmu održava na stalnoj

razini.

30

Sljedeće predavanje

Acidobazna ravnoteža

Minerale tvari u organizmu

... 31