Biologia 5: luku 6 Solut jakautuvat, erilaistuvat ja toimivat yhdessä

Perinnöllinen informaatio siirtyy solun jakautuessa emosolulta tytärsoluille

Mitoottisessa jakautumisessa solun jakautuminen tuottaa emosolun kaltaisia tytärsoluja. Ennen mitoosia DNA kahdentuu. DNA:n kahdentuessa molempien juosteiden viereen rakentuu uusi juoste. Keskeinen kahdentumisessa tarvittava entsyymi on DNA-polymeraasi. Se rakentaa kummankin juosteen viereen uudet juosteet nukleotidi kerrallaan emäspariperiaatteen mukaisesti.

Kopioinnissa voi tulla virheitä. Luonto on kuitenkin varautunut tähän, sillä DNA-polymeraasi vertailee rakentamaansa juostetta alkuperäiseen juosteeseen. Virheen löytyessä DNA-polymeraasi poistaa väärän nukleotidin ja korvaa sen oikealla.

Mitoosissa perimä siirtyy samanlaisena kahteen tytärsoluun

Mitoosi tarkoittaa tuman jakautumista. Se tapahtuu DNA:n kahdentumisen jälkeen. Mitoosin vaiheet ovat esivaihe, keskivaihe, jälkivaihe ja loppuvaihe. Tavallisesti mitoosia seuraa solun jakautuminen kahdeksi soluksi. Solun jakauduttua uusissa soluissa alkaa välivaihe. Sen aikana ne kasvavat, tuottavat erilaisia molekyylejä ja rakentavat soluelimiä. Välivaiheen loppupuolella DNA kahdentuu taas.

Kromosomin kummassakin päässä on telomeeri eli geenitön DNA-jakso, joka toimii ”pelivarana”. Kun se on käytetty loppuun, eivät solut voi enää jakautua, elleivät kyseessä ole syöpäsolut tai kantasolut.

Solut erilaistuvat yksilönkehityksen aikana geenien ohjeiden mukaisesti

Tsygootti tarkoittaa hedelmöittynyttä munasolua. Se jakautuu aluksi mitoottisesti kahdeksi soluksi, jotka jakautuvat edelleen. Useiden jakautumisten jälkeen solut alkavat vähitellen erilaistua eri tehtäviin. Kantasoluilla on kyky erilaistua useiksi erilaisiksi soluiksi. Kantasolu tarkoittaa sellaista solua, joka kykenee sekä uusiutumaan kantasoluna että erilaistumaan erilaisiksi soluiksi. Yksilönkehityksen edetessä solujen kyky erilaistua erilaisiksi soluiksi vähenee.

Aikuisen kantasolut poikkeavat alkion kantasoluista siten, että ne kykenevät erilaistumaan vain tietyn tyyppisiksi soluiksi. Esim luuytimen verisolujen kantasoluista syntyy vain erilaisia verisoluja. Nisäkkään kantasolutyyppejä ovat totipotentti (kaikkikykyinen kantasolu), pluripotentti (lähes kaikkikykyinen kantasolu), multipotentti (monikykyinen kantasolu) ja aikuisen kantasolu. Aikuisen kantasolut voivat erilaistua vain yhden elimen kudoksiksi.

Solujen vuorovaikutus ohjaa niiden erilaistumista

Induktio tarkoittaa solujen ja kudosten välistä vuorovaikutusta. Induktiossa solu erittää viestiaineita solujen väliseen tilaan, kudosnesteeseen. Viestiaineet aiheuttavat solujen jakautumista ja erilaistumista. Viestin vastaanottaneen solun reagointia viestiaineeseen kutsutaan vasteeksi. Geenin toimintaa aktivoiva viestiaine sitoutuu solukalvon reseptoriin, mikä siirtää viestin sytoplasmaan ja lopulta tumaan. Tumassa geenin luenta käynnistyy, tai toiset viestiaineet voivat puolestaan estää geenin toimintaa. Solu kuolee, jos se ei saa minkäänlaista viestiä.

Nisäkkäillä sikiön kehityksen aikana muodostuu viestikeskuksia. Ne tuottavat viestimolekyylejä, jotka vaikuttavat ympäröivien kudosten erilaistumiseen ja muotoutumiseen. Kun ne ovat tehneet tehtävänsä, ne ohjataan tuhoamaan itse itsensä apoptoosin avulla tai sitten niiden solut erilaistuvat toisiin toimintoihin.

Kasvien yksilönkehitykseen vaikuttavat geenit ja ympäristö

Kasvihormonit vaikuttavat kasvin kasvuun ja kehitykseen. Kasvihormonit leviävät veteen liuenneina eri puolille kasvia. Gibberelliini saa kasvialkion solut jakautumaan ja varren kasvamaan pituutta. Abskissihappo puolestaan estää solujen jakautumista siemenen alkiossa, kunnes ympäristön lämpötila ja kosteus ovat riittäviä uuden kasviyksilön kasvulle.

Auksiini sen sijaan vaikuttaa juurten ja varren kasvuun. Jos valoa tulee sivusuunnasta, auksiinia alkaa kulkeutua varjon puolelle, mikä lisää siellä olevien solujen pituuskasvua. Näin kasvi alkaa kaartua valoa kohti.

Monien kasvien silmujen puhkeaminen vaatii kylmäjaksoa. Se estää kevään silmuja puhkeamasta liian aikaisin sekä valmistaa kasvia kukkimaan vasta kylmäjakson jälkeen. Tätä kutsutaan vernalisaatioksi eli idunviritykseksi.

Kasvien lehdissä on valoherkkää proteiinia, joka oikeassa valaistuksessa laukaisee kukkimiseen tarvittavien kasvutekijöiden tuotannon. Joillakin kasveilla valoisan ja pimeän jakson vuorottelun tulee olla oikean pituinen, jotta kukkimiseen tarvittavien hormonien tuotanto käynnistyy. Tätä ilmiötä kutsutaan fotoperiosuudeksi eli valojaksoisuudeksi.