Mitoza - proces podziału pośredniego jądra komórkowego, któremu towarzyszy precyzyjne rozdzielenie chromosomów do dwóch komórek potomnych. W jego wyniku powstają komórki, które dysponują materiałem genetycznie identycznym z komórką macierzystą. Jest to najważniejsza z różnic między mitozą a mejozą. Mitoza zachodzi w komórkach somatycznych zwierząt oraz w komórkach somatycznych i generatywnych roślin.

Interfaza nie jest częścią mitozy. Stanowi część cyklu komórkowego pomiędzy podziałami komórki.[1] Stanowi najdłuższą fazę życia komórki, należącą do cyklu komórkowego. Jest etapem, w którym komórka przygotowuje się do podziału mitotycznego lub mejotycznego. Interfazę stanowią trzy stadia:

Faza G1 (z ang. gap1 - przerwa) - poprzedza ją zakończony podział mitotyczny i jest fazą wzrostową komórki. Następuje synteza różnych rodzajów białek, m.in. strukturalnych czy enzymatycznych i zwiększenie organelli, takich jak: mitochondria, czy lizosomy. Komórka w tej fazie zwiększa swoją masę i objętość, osiągając stadium komórki macierzystej. Pod koniec fazy G1 dochodzi do syntezy specjalistycznych białek regulatorowych, odpowiedzialnych za przejście komórki w fazę S.

Faza S (z ang. synthesis - synteza) - dochodzi do replikacji DNA, czyli do podwojenia ilości kwasu deoksyrybonukleinowego (z 2c do 4c, gdzie c oznacza ilość DNA). Poza tym zachodzi synteza histonów, a pod koniec fazy replikacja centriol. Proces ten u człowieka zachodzi zazwyczaj w ciągu 8 godzin.

Faza G2 (z ang. gap2 - przerwa) - następuje synteza białek wrzeciona podziałowego, głównie tubuliny jak również składników błony komórkowej potrzebnych do jej wytworzenia po zakończonym podziale. Pod koniec fazy G2 dochodzi do syntezy specjalistycznych białek regulatorowych, odpowiedzialnych za przejście komórki w mitozę

Faza G0 (z ang. gap0 - przerwa) - w przypadku, gdy nie dojdzie do wytworzenia białek odpowiedzialnych za przejście faz G1 i G2 do następnego stadium, komórka przechodzi w fazę G0. Interfaza ulega wtedy zatrzymaniu, komórka traci zdolność replikacji DNA i zaczyna się specjalizować. Dotyczy to np. komórek nerwowych czy mięśniowych. W niektórych przypadkach może dojść do powrotu do cyklu komórkowego poprzez stymulację komórek np. hormonami.

Główne etapy, czyli fazy mitozy w komórkach Eukariotycznych:

Profaza

Jest to pierwszy etap podziału komórki eukariotycznej.

a) następuje kondensacja chromatyny

b) chromosomy zaczynają być widoczne

c) ujawnia się struktura chromosomu

d) chromatydy ulegają pogrubieniu, widać miejsce ich złączenia (centromer)

e) formuje się wrzeciono podziałowe (kariokinetyczne)

f ) zanik jąderka

Metafaza

a) rozpad błony jądrowej (w tym momencie rozpoczyna się metafaza)

b) następuje przyczepienie wrzeciona podziałowego do centromerów

c) chromosomy ustawiają się w płaszczyźnie równikowej komórki, tworząc płytkę metafazową.

d) zanika otoczka jądrowa

Anafaza

a) następuje rozdzielenie chromatyd siostrzanych, powstają chromosomy potomne (jest to właściwym początkiem anafazy)

b) chromosomy potomne wędrują do przeciwległych biegunów komórki

c) podział organelli na równe zespoły

Telofaza

a) wokół skupisk chromosomów powstaje błona jądrowa

b) wyodrębniają się jądra potomne identyczne z jądrem rodzicielskim

c) chromosomy ulegają despiralizacji do chromatyny

d) dochodzi do cytokinezy (czasami proces ten dokonuje się już w anafazie)

e) powstają dwie diploidalne komórki potomne

Właściwy podział mitotyczny poprzedza przygotowująca do niego interfaza, które razem tworzą cykl komórkowy.

Mitoza to proces podziałowy, który zachodzi w komórkach somatycznych, czyli komórkach budujących organizm (z wyłączeniem komórek płciowych). Odpowiada ona za namnażanie się tychże komórek. W wyniku mitozy dochodzi do powstawania dwóch komórek potomnych posiadających identyczny materiał genetyczny (taka sama jakość i ilość), co komórka rodzicielska, tyle że początkowo nieco od niej mniejszych.

Biologiczna rola mitozy:

Podziały mitotyczne zachodzą nieustannie w organizmie, ponieważ dzięki nim możliwe są:

* rozwój zarodka oraz wzrost organizmu wielokomórkowego;

* procesy odbudowy (regeneracja);

* rozmnażanie bezpłciowe u niektórych prostych organizmów (jednokomórkowe eukarionty).

Etapy mitozy:

Podczas mitozy wyróżnić można dwa zachodzące po sobie etapy: kariokinezę oraz cytokinezę. Kariokineza jest podziałem jądra, odbywającym się w ten sposób, by powstające komórki potomne dostały pełny zestaw chromosomowy. Z uwagi na to, że jest to zjawisko skomplikowane, podzielono je umownie na cztery fazy. Natomiast w trakcie cytokinezy zachodzi podział oraz przeniesienie cytoplazmy wraz z zawartymi w niej organellami do dwóch powstających komórek potomnych.

Przebieg mitozy:

1. Kariokineza:

1. profaza - na skutek spiralizacji oraz grubienia chromatyny w jądrze pojawiają się chromosomy, każdy z nich dzieli się na połączone centromerem chromatydy, z mikrotubul formuje się wrzeciono kariokinetyczne, dochodzi do fragmentacji otoczki jądrowej, zanika jąderko;

2. metafaza - chromosomy łączą się z wrzecionem podziałowym, układając się w jego płytce równikowej;

3. anafaza - po podziale centromerów, siostrzane chromatydy oddzielają się od siebie (powstają chromosomy potomne), a następnie przesuwają w kierunku biegunów komórki dzięki skracaniu się włókien wrzeciona kariokinetycznego, zaczyna powstawać wrzeciono cytokinetyczne;

4. telofaza - chromosomy potomne gromadzą się w przeciwległych biegunach komórki, następuje rozluźnianie ich struktury (dekondensacja chromatyny), zanika wrzeciono kariokinetyczne, odtwarzają się jądra, otoczki jądrowe, jąderka, zachodzi cytokineza.

2. Cytokineza:

powstaje bruzda obiegająca komórkę w rejonie równikowym, utworzona przez mikrofilamenty, stopniowo dzieląca cytoplazmę.

Efekt - dwie identyczne komórki potomne.

Mitoza

Mitoza jest procesem odpowiedzialnym za namnażanie się komórek, w konsekwencji czego powstają komórki potomne, zupełnie podobne do komórki macierzystej, tyle że początkowo od niej mniejsze. Za przekazywanie cech komórkom potomnym odpowiedzialne jest jądro, dlatego też jego podział musi odbywać się w taki sposób, aby jądra komórek potomnych miały dokładnie taką samą zawartość, co jądro komórki macierzystej.

W czasie trwania mitozy wyróżnia się dwa zasadnicze etapy: kariokinezę i cytokinezę. Podczas kariokinezy następuje podział jądra, cytokineza z kolei polega na podziale i przeniesieniu cytoplazmy i zawartych w niej organelli do dwóch komórek potomnych.

Kariokineza jest bardzo skomplikowanym zjawiskiem, podzielonym na pięć następujących po sobie faz:

1. Profaza.

* Stopniowa kondensacja chromatyny, skręcanie się i grubienie nici chromatynowych, wytworzenie chromosomów mitotycznych.Każdy chromosom składa się z dwóch siostrzanych chromatyd połączonych ze sobą w miejscu zwanym centromerem.

* Początek tworzenia się wrzeciona kariokinetycznego.Wrzeciono kariokinetyczne jest to układ charakterystycznych włókienek zbudowanych z mikrotubul skupiających się na biegunach dzielącej się komórki. Wrzeciono podziałowe składa się z mikrotubul biegunowych i kinetochorowych.

2. Prometafaza.

* Fragmentacja otoczki jądrowej, zanikanie jąderka.

* Łączenie się kondensujących chromosomów z elementami wrzeciona podziałowego w sposób zapewniający prostopadłą orientację chromosomów w stosunku do długiej osi komórki.

3. Metafaza.

* Dalsza kondensacja chromatyny.Nić DNA ulega skróceniu 5-10 tysięcy razy.

* W pełni uformowane chromosomy, zbudowane z dwóch częściowo rozdzielonych chromatyd, układają się w płytce równikowej wrzeciona kariokinetycznego.

4. Anafaza.

* Szybkie oddzielenie się od siebie siostrzanych chromatyd (połączonych uprzednio w centromerze).

* Ruch chromatyd ku biegunom komórki poprzez skracanie się włókien wrzeciona kariokinetycznego.

Ruch chromosomów jest procesem zsynchronizowanym, przebiegającym z szybkością, która maleje w miarę zbliżania się chromosomów do biegunów komórki.

* Początek tworzenia się wrzeciona cytokinetycznego.

5. Telofaza.

* Zgromadzenie chromosomów potomnych w dwóch przeciwległych biegunach.

* Rozluźnianie (dekondensacja) struktury chromosomów (tworzenie nowych jąder).

* Odtwarzanie jąderka i błony jądrowej (z elementów powstałych w profazie).

* Zanik wrzeciona kariokinetycznego.

Cytokineza jest podziałem cytoplazmy na dwie komórki siostrzane. Pomiędzy jądrami gromadzą się pęcherzyki pochodzące z aparatu Golgiego i siateczki śródplazmatycznej. W komórkach roślinnych tworzą one przegrodę pierwotną, która przeważnie rozrasta się w kierunku odśrodkowym. Błony pęcherzyków zlewają się ze sobą i tworzą zaczątek plazmolemy. W obrębie wrzeciona cytokinetycznego, w płaszczyźnie równikowej komórki, następuje odkładanie substancji pektynowej i mikrofibrylli celulozowych, które budują nową ścianę komórkową. W komórkach zwierzęcych w czasie telofazy w płaszczyźnie równikowej komórki powstaje bruzda, która stopniowo pogłębia się i dzieli cytoplazmę na dwie części.Po zakończeniu cytokinezy dochodzi do powstania dwóch komórek o równej objętości i identycznej liczbie chromosomów w każdym z nowo powstałych jąder komórkowych.

Fragmoplast jest strukturą komórki roślinnej, która powstaje w czasie cytokinezy. Służy za rusztowanie dla płytki komórki i późniejszego tworzenia ściany komórkowej oddzielającej dwie potomne komórki. Fragmoplast jest kompleksem mikrotubul, mikrofilamentów i siateczki endoplazmatycznej, które ustawiają sie w przeciwstawnych położeniach, prostopadle do przyszłej płytki komórki w czasie anafazy i telofazy.

Wrzeciono cytokinetyczne. Beczułkowata struktura tworząca się przejściowo z włókien białkowych w czasie podziału komórki roślinnej w jej środkowym obszarze. Powstawanie fragmoplastu można obserwować w anafazie i na początku telofazy. W obrębie włókien białkowych gromadzą się drobne pęcherzyki aparatu Golgiego niosące duże ilości polisacharydów do budowy ściany komórkowej. Fragmoplast uczestniczy w cytokinezie - poprzez udział w tworzeniu przegrody pierwotnej i blaszki środkowej w dzielącej się komórce.

---