Typy, procesy i znaczenie podziałów komórek

Podział komórkowy Jest to proces, który pozwala wszystkim żywych organizmach rosnąć i rozmnażać. W prokariotach i eukariotach wynikiem podziału komórek są komórki potomne, które mają takie same informacje genetyczne jak oryginalna komórka. Dzieje się tak, ponieważ przed podziałem informacje zawarte w DNA są podwojone.

W prokariotach podział ma miejsce w rozszczepie binarnej. Genom większości prokariotów to okrągła cząsteczka DNA. Chociaż organizmy te nie mają rdzenia, DNA znajduje się w odciętej postaci zwanej nukleoidem, który różni się od otaczającej go cytoplazmy.

Źródło: Retama [CC BY-SA 3.0 (http: // creativeCommons.Org/licencje/by-sa/3.0/]]

W eukariotach podział odbywa się poprzez mitozę i mejozę. Genom eukariotyczny składa się z dużych ilości zorganizowanego DNA w jądrze. Ta organizacja opiera się na opakowaniu DNA z białkami, tworząc chromosomy, które zawierają setki lub tysiące genów.

Bardzo różnorodne eukarioty, zarówno jednokomórkowe, jak i metazoaries, mają cykle życia, które naprzemiennie mitozę i mejozę. Te cykle to te z: a) mejozą gamatyczną (zwierzęta, niektóre grzyby i glony), b) mejozę cygotyczną (niektóre grzyby i pierwotniakowe); oraz c) naprzemiennie między mejozą gamatyczną i cygotyczną (rośliny).

[TOC]

Chłopaki

Podział komórek może odbywać się przez rozszczepienie binarne, mitozę lub mejozę. Poniżej opisano każdy z procesów zaangażowanych w tego rodzaju podział komórkowy.

Binarne rozczepienie

Rozszczepienie prokariotyczne, rozszczepienie binarne, jest bezpłciową formą reprodukcji.

Rozszczepienie binarne składa się z podziału komórki, który powoduje powstanie dwóch komórek potomnych, każda z identyczną kopią oryginalnego DNA komórki.

Przed podziałem komórki prokariotycznej zachodzi replika DNA, który rozpoczyna się w określonym miejscu podwójnego łańcucha DNA, zwany pochodzeniem replikacji. Enzymy replikacji zmierzają w kierunku obu kierunków, wytwarzając kopię każdego z podwójnych łańcuchów łańcuchów DNA.

Po replikacji DNA komórka wydłuża się, a DNA jest rozdzielone na komórkę. Natychmiast nowa błona plazmatyczna zaczyna rosnąć pośrodku komórki, tworząc przegrodę.

Proces ten jest ułatwiony przez białko FTSZ, które jest ewolucyjnie bardzo zachowane w prokariotach, w tym archaea. Wreszcie komórka jest podzielona.

Cykl komórkowy i mitoza

Stadia, w których komórka eukariotyczna z dwóch kolejnych podziałów komórkowych jest znana jako cykl komórkowy. Czas trwania cyklu komórkowego waha się od kilku minut do miesięcy, w zależności od typu komórki.

Cykl komórkowy jest podzielony na dwa etapy, a mianowicie faza M i interfejs. W fazie M występują dwa procesy zwane mitozą i cytokinezą. Mitoza składa się z podziału nuklearnego. Ta sama liczba i typy chromosomów obecnych w oryginalnym jądrze znajdują się w jądrach dzieci. Somatyczne komórki organizmów wielokomórkowych są podzielone przez mitozę.

Cytokinezy składa się z podziału cytoplazmy w celu utworzenia komórek potomnych.

Interfejs ma trzy fazy: 1) G1, komórki rosną i spędzają większość czasu w tej fazie; 2), duplikacja genomu; oraz 3) G2, replikacja mitochondriów i innych organelli, kondensacja chromosomów i montażu mikrotubul, między innymi,.

Etapy mitozy

Mitoza zaczyna się od końca fazy G2 i jest podzielona na pięć faz: profase, obietnica, metafaza, anafaza i telofaza. Wszystkie zdarzają się w sposób ciągły.

Może ci służyć: komunikacja komórkowa: typy, znaczenie, przykłady

Prophaza

Prophaza. Leomonaci98 [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/nabrzeże/4.0)], z Wikimedia Commons

Na tym etapie głównym zdarzeniem jest montaż wrzeciona mitotycznego lub aparatu mitotycznego. Profase zaczyna się od zagęszczania chromatyny, tworząc chromosomy.

Każdy chromosom ma chromaty sióstr z identycznym DNA, które są ściśle powiązane w sąsiedztwie ich centromerów. Kompleksy białkowe zwane kohezynami uczestniczą w tym związku.

Każdy centromer jest powiązany z kinetocoro, który jest kompleksem białkowym, który wiąże się z mikrotubulami. Te mikrotubulos umożliwiają przypisanie każdej kopii chromosomów do komórek potomnych. Mikrotubule promieni z każdego końca komórki i tworzą aparat mitotyczny.

W komórkach zwierzęcych, przed profazą, nastąpiła duplikacja centrowania, która jest głównym środkiem organizacyjnym mikrotubul i miejscem, w którym znajdują się centriole rodzica i syna. Każde centra dociera do przeciwnego bieguna komórki, ustanawiając pomost Microtubulos między nimi zwany urządzeniem mitotycznym.

W najnowszych roślinach ewolucyjnych, w przeciwieństwie do komórek zwierzęcych, nie ma centrów, a pochodzenie mikrotubul nie jest jasne. W komórkach fotosyntetycznych starszego pochodzenia ewolucyjnego, takich jak zielone glony, są centra.

Obietnica

Leomonaci98 [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/nabrzeże/4.0)]

Mitoza powinna zagwarantować segregację chromosomów i rozmieszczenie otoczki jądrowej kompleksu porów i jądrowego. W zależności od tego, czy owijanie jądrowe (in) znika, czy nie, oraz stopień denstegracji IN, mitoza zmienia się od zamkniętej do całkowicie otwarcia.

Na przykład w S. Cerevisae Mitoza jest zamknięta, w DO. Nidulans Jest pół -otwierany, a u ludzi jest otwarty.

W zamkniętej miitozie ciała polarne wrzeciona znajdują się wewnątrz otoczki jądrowej, stanowiąc punkty zarodkowania mikrotubul jądrowych i cytoplazmatycznych. Mikrotubule cytoplazmatyczne oddziałują z kory komórkowej i z chromosomami.

W półprzewodowej miitozie, ponieważ IN jest częściowo desensamblada, przestrzeń nuklearna jest atakowana przez mikrotubule zarodkowane z centrów i przez dwa otwory IN, tworzone otaczane przez IN.

W otwartej mitozie występuje pełny de -slasamblage, aparat mitotyczny jest wykończony, a chromosomy zaczyna być wypierane w kierunku środka komórki.

Metafaza

Chromosomy wyrównane w płytce równikowej komórki podczas mitycznej metafazy

W metafazie chromosomy są wyrównane w komórce komórki. Wyimaginowana płaszczyzna prostopadła do osi wrzeciona, która przechodzi przez obwód wewnętrzny komórki, nazywa się naczyniem metafazowym.

W komórkach ssaków aparat mitotyczny jest zorganizowany w środkowym wrzeciona mitotycznym i parę Osteres. Wrzeciono mitotyczne składa się z symetrycznego dwustronnego pakietu mikrotubul, który jest podzielony na komórkę komórki, tworząc dwie przeciwne połówki. Ásteres składają się z grupy mikrotubul w każdym biegunie wrzecionowym.

W aparatu mitotycznym znajdują się trzy grupy mikrotubul: 1) astralne, które tworzą Rster, zaczynają się od centrującego i promieniują w kierunku kory komórkowej; 2) Cinetocoro, które wiążą się z chromosomami przez Cinetocoro; oraz 3) polarne, które współdziałają z mikrotubulami przeciwnego bieguna.

We wszystkich opisanych powyżej mikrotubul, końce (-) są zorientowane w kierunku centrów.

W komórkach roślinnych, jeśli nie ma centrowania, wrzeciono jest podobne do komórek zwierzęcych. Wrzeciono składa się z dwóch połówek o przeciwnej polaryzacji. Końce (+) znajdują się w płycie równikowej.

Może ci służyć: podocyty: charakterystyka, histologia i funkcje

Anafaza

Źródło: Leomonaci98 [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/nabrzeże/4.0)], z Wikimedia Commons

Anafaza jest podzielona wcześnie i późno. We wczesnej anafazie odbywa się oddzielenie siostrzanych chromatydów.

Oddzielenie to występuje, ponieważ białka, które utrzymują związek, są klikowane i ponieważ skracanie mikrotubul cynetokoro. Kiedy para siostrzanych chromatydów jest oddzielona, ​​nazywane są chromosomami.

Podczas przemieszczenia chromosomów w kierunku biegunów Cinetocoro porusza. Z tego powodu ruch chromosomów podczas mitozy jest procesem pasywnym, który nie potrzebuje białek motorycznych.

W późnej anafazie dzieje się większe oddzielenie biegunów. Białko KRP, powiązane z ekstremalnym (+) mikrotubul polarnych, w obszarze nakładania się tego samego, maszeruje pod koniec (+) sąsiedniego polarnego mikrotubulus antyrównoległego. Zatem KRP popycha sąsiednią mikrotubulę polarną pod koniec (-).

W komórkach roślinnych, po rozdzieleniu chromosomu. Ta struktura pozwala na początek aparatu cytokinetycznego, zwanego Framoplasto.

Telofaza

Telofaza. Leomonaci98 [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/nabrzeże/4.0)]

W telofazie dzieje się kilka wydarzeń. Chromosomy docierają do biegunów. Cinetocoro znika. Mikrotubule polarne nadal się wydłużają, przygotowując komórkę do cytokinezy. Koperta jądrowa powstaje ponownie z fragmentów owijania matki. Jądro pojawia się ponownie. Chromosomy są źle zrozumiane.

Cytokineza

Citocinezis jest fazą cyklu komórkowego, podczas którego komórka jest podzielona. W komórkach zwierzęcych cytozynesy występuje za pomocą paska zwężenia filamentu aktynowego. Włókna te przesuwają się po siebie, średnica pasa maleje, a wokół obwodu komórki powstaje rowek Clivaje.

Ponieważ zwężenie trwa, groove jest pogłębiony i powstaje most międzykomórkowy, który zawiera przeciętne ciało. W środkowym regionie mostu międzykomórkowego znajdują się wiązki mikrotubul, które są pokryte matrycą elektrodensowną.

Pęknięcie międzykomórkowego mostu między post-mitotycznymi komórkami siostrzanymi odbywa się poprzez odcięcie. Istnieją trzy rodzaje odcięcia: 1) mechaniczny mechanizm pękania; 2) mechanizm składania przez pęcherzyki wewnętrzne; 3) Zakres błony plazmatycznej do rozszczepienia.

W komórkach roślinnych składniki błony są składane w środku i powstaje płytka komórkowa. Ta płyta rośnie na powierzchnię błony plazmatycznej, łącząc się z nią i dzieląc komórkę na dwa. Następnie celuloza jest osadzana na nowej błonie plazmatycznej i tworzy nową ścianę komórkową.

Mejoza

Mejoza jest rodzajem podziału komórek, który zmniejsza liczbę chromosomów na pół. Zatem komórka diploidalna jest podzielona na cztery haploidalne komórki potomne. Mejoza odbywa się w komórkach kiepskich i powoduje powstanie gamet.

Etapy mejozy składają się z dwóch podziałów jądra i cytoplazmy, a mianowicie mejozy I i mejozy II.  Podczas mejozy I członkowie każdej pary homologicznych chromosomów rozdzielają. Podczas mejozy II wytwarzane są chromatydy siostrzane i cztery haploidalne komórki.

Każdy etap mitozy jest podzielony na proroctwo, obiecaną, metafazę, anafazę i telofazę.

Może ci służyć: bakteryjna ściana komórkowa: charakterystyka, biosynteza, funkcje

Meioza i

- Profase i. Chromosomy kondensują i wrzeciono zaczyna się tworzyć. DNA podwoiło się. Każdy chromosom składa się z siostrzanych chromatydów wraz z centromerem. Homologiczne chromosomy pojawiają się podczas synapsy, umożliwiające krzyżowanie się, co jest kluczem do produkcji różnych gamet.

- Metafaza i. Para homologicznych chromosomów jest wyrównana wzdłuż płyty metafazy. Chiasma pomaga utrzymać przywiązaną parę. Mikrotubule kinetocoro każdego bieguna dołączają do centromeru homologicznego chromosomu.

- Anafaza i. Mikrotubule Cinetocoro są skrócone, a pary homologiczne są oddzielone. Duplikat odpowiednika trafia na słup komórkowy, podczas gdy drugi duplikat odpowiednik przechodzi na drugą stronę bieguna.

- Telofaza i. Oddzielni homologowie tworzą grupę w każdym biegunie komórkowym. Koperta jądrowa znów jest. Citocinesis zdarza się. Powstałe komórki mają połowę liczby oryginalnych chromosomów komórkowych.

Meiosis II

- Profase II. W każdej komórce powstaje nowe wrzeciono, a błona komórkowa znika.

- Metafaza II. Tworzenie wrzeciona jest zakończone. Chromosomy mają siostry chromatydy, połączone w centromerze, wyrównane wzdłuż płyty metafazy. Mikrotubule kinetocoro, które zaczynają się od przeciwnych biegunów, wiążą się z centromerami.

- Anafaza II. Mikrotubki są skrócone, centromery są podzielone, chromatydy siostrzane oddzielają się i zmierzają w kierunku przeciwnych biegunów.

- Telofaza II. Powstają owijanie jądrowe około czterech grup chromosomów: powstają cztery komórki haploidalne.

Znaczenie

Za pomocą niektórych przykładów ilustruje znaczenie różnych rodzajów podziału komórek.

- Mitoza. Cykl komórkowy ma nieodwracalne punkty (replikacja DNA, oddzielenie siostrzanych chromatyd) i punkty kontrolne (G1/S). Białko p53 jest kluczem do punktu kontrolnego G1. Białko to wykrywa uszkodzenie DNA, zatrzymuje podział komórek i stymuluje aktywność enzymów, które naprawiają uszkodzenie.

W ponad 50% ludzkich nowotworów białko p53 ma mutacje, które unieważniają jego zdolność do ustawiania określonych sekwencji DNA. Mutacje p53 mogą być spowodowane przez czynniki rakotwórcze, takie jak dym papierosowy benzopiren.

- Mejoza. Wiąże się z rozmnażaniem płciowym. Z ewolucyjnego punktu widzenia uważa się, że reprodukcja płciowa powstała jako proces naprawy DNA. Zatem uszkodzenia wyrządzone w chromosomie można naprawić na podstawie informacji o homologicznym chromosomie.

Uważa się, że stan diploidalny był przejściowy w starożytnych organizmach, ale zaczął mieć większe znaczenie, ponieważ genom stał się większy. W tych organizmach reprodukcja płciowa ma uzupełnienie, naprawę DNA i zmienność genetyczną.

Bibliografia

1. Alberts, ur., Johnson, a., Lewis, J., i kapusta. 2007. Biologia komórki molekularnej. Garland Science, Nowy Jork.
2. Bernstein, godz., Byers, g.S., Michod, r.I. 1981. Ewolucja reprodukcji płciowej: znaczenie naprawy, komplementacji i zmienności DNA. Amerykański przyrodnik, 117, 537-549.
3. Lodish, h., Berk, a., Zipurski, s.L., Matsudaria, s. 1., Baltimore, zm., Darnell, J. 2003. Biologia komórkowa i molekularna. Pan -american Medica Editorial, Buenos Aires.
4. Raven, str.H., Johnson, g.B., Losos, J.B., Singer, s.R. 2005 Biologia. Szkolnictwo wyższe, Boston.
5. Salomon, ur.M., Berg, L.R., Martin, d.W. 2008. biologia. Thomson, USA.