Fazy ​​mitozy, cechy, funkcje i organizmy

mitoza Jest to proces podziału komórek, w którym komórka wytwarza genetycznie identyczne komórki potomne; Dla każdej komórki dwie „córki” są generowane z tym samym obciążeniem chromosomalnym. Podział ten jest przeprowadzany w komórkach somatycznych organizmów eukariotycznych.

Proces ten jest jednym ze stadiów cyklu komórkowego organizmów eukariotycznych, który jest rozumiany w 4 fazach: S (synteza DNA), M (podział komórki), G1 i G2 (fazy pośrednie, w których występują mRNA i białka). Razem fazy G1, G2 i S są uważane za interfejs. Podział jądrowy i cytoplazmatyczny (mitoza i cytokinezy) stanowią ostatni stadium cyklu komórkowego.

Przegląd Mydosis. Źródło: Viewaprabha [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/by-sa/3.0)]

Na poziomie molekularnym miitoza jest inicjowana przez aktywację kinazy (białka) zwanej MPF (czynnik promujący dojrzewanie) i wynikającą z tego fosforylację znacznej liczby składników składników komórkowych. Ten ostatni pozwala komórce przedstawić zmiany morfologiczne niezbędne do przeprowadzenia procesu podziału.

Mitoza jest procesem bezpłciowym, ponieważ komórka progenitorowa i jej córki mają dokładnie te same informacje genetyczne. Komórki te są znane jako diploidalne poprzez przenoszenie całkowitego obciążenia chromosomalnego (2N).

Z drugiej strony mejoza to proces podziału komórek, który powoduje reprodukcję płciową. W tym procesie diploidalna komórka macierzysta replikuje swoje chromosomy, a następnie dzieli dwa razy z rzędu (bez replikacji jej informacji genetycznej). Wreszcie, 4 komórki potomne są generowane tylko z połową obciążenia chromosomalnego, które są nazywane haploidami (N).

[TOC]

Ogólne mitozy

Mitoza w organizmach jednokomórkowych generalnie wytwarza komórki potomne bardzo podobne do swoich rodziców. Natomiast podczas rozwoju istot wielokomórkowych proces ten może powodować dwie komórki o różnych cechach (pomimo tego, że są genetycznie identyczne).

To zróżnicowanie komórek powoduje różne typy komórek, które tworzą organizmy wielokomórkowe.

W okresie życia organizmu cykl komórkowy występuje w sposób ciągły, stale tworząc nowe komórki, które z kolei rosną i przygotowują się do dzielenia się przez miitozę.

Wzrost komórkowy i podział są regulowane przez mechanizmy, takie jak apoptoza (zaprogramowana śmierć komórki), które umożliwiają utrzymanie równowagi, unikając nadmiernego wzrostu tkanek. W ten sposób zapewnia się, że wadliwe komórki są zastępowane nowymi komórkami, zgodnie z wymaganiami i potrzebami organizmu.

Jakie znaczenie ma ten proces?

Zdolność do rozmnażania się jest jedną z najważniejszych cech wszystkich organizmów (od jednokomórkowego do wielokomórkowego) i komórek, które ją tworzą. Ta jakość pozwala zapewnić ciągłość informacji genetycznych.

Zrozumienie procesów mitozy i mejozy odgrywało fundamentalną rolę w zrozumieniu intrygujących cech komórek organizmów. Na przykład właściwość utrzymywania liczby chromosomów z jednej komórki do drugiej w obrębie jednostki i między osobami tego samego gatunku.

Kiedy cierpimy pewnego rodzaju cięcia lub rany w naszej skórze, obserwujemy, jak w ciągu kilku dni uszkodzona skóra jest odzyskiwana. Dzieje się tak dzięki procesie miitosis.

Fazy ​​i jej cechy

Zasadniczo mitoza ma tę samą sekwencję procesu (fazy) we wszystkich komórkach eukariotycznych. W tych fazach w komórce zachodzi wiele zmian morfologicznych. Wśród nich kondensacja chromosomów, pęknięcie błony jądrowej, oddzielenie komórki od macierzy pozakomórkowej i innych komórek oraz podział cytoplazmy.

W niektórych przypadkach podział jądrowy i podział cytoplazmatyczny są uważane za różne fazy (odpowiednio mitoza i cytokinezy).

W celu lepszego badania i zrozumienia procesu oznaczono sześć (6) faz zwanych: propasem, obiecaną, metafazą, anafazą i telofazą, a następnie rozważając cytokinezę jako szóstą fazę, która zaczyna się rozwijać podczas anafazy.

Telofaza jest ostatnią fazą mitozy. Zaczerpnięte z https: // commons.Wikimedia.Org/wiki/plik: mitosePanel.Jpg. Via Wikimedia Commons

Fazy ​​te były badane od dziewiętnastego wieku za pomocą mikroskopu świetlnego, więc dziś są łatwo rozpoznawalne zgodnie z cechami morfologicznymi komórki, takimi jak kondensacja chromosomowa i tworzenie mitotycznego wrzeciona wrzeciona.

Prophaza

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

Profase jest pierwszym widocznym manifestacją podziału komórek. W tej fazie widać wygląd chromosomów jako formy odróżnialne, ze względu na postępujące zagęszczenie chromatyny. Ta kondensacja chromosomów rozpoczyna się od fosforylacji cząsteczek H1 Histona przez kinazę MPF.

Proces kondensacji składa się z skurczu, a zatem zmniejszenie wielkości chromosomów. Dzieje się tak ze względu na toczenie włókien chromatyny, wytwarzając łatwiejsze struktury przemieszczone (chromosomy mitotyczne).

Chromosomy wcześniej powielone w okresie cyklu komórkowego, nabywają podwójny wygląd filamentu, zwany siostrzanymi chromatydami, włókna te pozostają zjednoczone w regionie zwanym Centromero. W tej fazie jądro znikają również.

Może ci służyć: komórki Cromafin: Charakterystyka, histologia, funkcje

Mitotyczne tworzenie wrzeciona

Przez Silvia3 [gfdl (http: // www.gnu antylopa.Org/copyleft/fdl.HTML) lub CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/nabrzeże/4.0)], z Wikimedia Commons

Podczas proroctwa powstaje wrzeciona mitotyczne, składające się z mikrotubul i białek tworzących zestaw włókien.

W miarę tworzenia wrzeciona mikrotubule cytoszkieletu (przez dezaktywację białek, które utrzymują ich strukturę) są zmontowane, zapewniając niezbędny materiał do tworzenia wspomnianego mitotycznego wrzeciona wrzecionowego.

Centra (organelle bez membrany, funkcjonalne w cyklu komórkowym), powielone w interfejsie, działają jako jednostka montażowa mikrotubul wrzeciona. W komórkach zwierzęcych centra ma w centrum, para centrioli; Ale są one nieobecne w większości komórek roślinnych.

Duplikat centrów, zaczynają oddzielić jedno od drugiego, podczas gdy mikrotubule wrzeciona są składane w każdym z nich, zaczynając migrować na przeciwne końce komórki.

Na końcu proroctwa rozpoczyna się pęknięcie owijania jądrowego, występujące w oddzielnych procesach: wybicie MAS porów, nuklearów i błon jądrowych. Ta przerwa umożliwia mitotyczne wrzeciona i chromosomy zacząć oddziaływać.

Obietnica

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

Na tym etapie otoczka jądrowa została całkowicie rozdrobniona, więc mikrotubule wrzeciona atakują ten obszar, oddziałując z chromosomami. Dwa ośrodki rozdzieliły się, każdy na biegunach wrzeciona mitotycznego, w przeciwnych skrajnościach komórek.

Teraz wrzeciono mitotyczne obejmuje mikrotubule (które rozciągają się od każdego centrującego do środka komórki), centra i parę Osteres (struktury z rozkładem promieniowym krótkich mikrotubul, które są rozmieszczone z każdego centrującego).

Chromatydy rozwinęły się, wyspecjalizowana struktura białka, zwana Cinetocoro, zlokalizowana w centromerze. Te Knetocoros znajdują się w przeciwnych kierunkach, a niektóre mikrotubule są przylegane, zwane mikrotubulami Cinnetocoro.

Te mikrotubule przymocowane do Cinetocoro zaczynają przenosić chromosom od końca, z którego rozciągają się; niektóre z bieguna i inne z przeciwnego bieguna. Stwarza to efekt „ciągnięcia i kurczenia się”, który podczas stabilizacji pozwala chromosomowi zakończyć się między końcami komórki.

Metafaza

Chromosomy wyrównane w płytce równikowej komórki podczas mitycznej metafazy

W metafazie centra znajdują się na przeciwnych końcach komórek. Wrzeciono pokazuje wyraźną konstrukcję, w której środku znajdują się chromosomy. Centromery tych chromosomów są ustalane na włókna i wyrównane w wyobrażonej płaszczyźnie zwanej płytką metafazową.

Chromatydowe cipnetocoros pozostają przymocowane do mikrotubuli Cinetocoro. Mikrotubule, które nie przylegają do Knetocoros i rozciągają się od przeciwnych bieguna wrzeciona, teraz oddziałują ze sobą. W tym momencie mikrotubule z Osteres kontaktują się z błoną plazmatyczną.

Ten wzrost i interakcja mikrotubul, uzupełnia strukturę wrzeciona mitotycznego i daje wygląd „klatki ptaków”.

Morfologicznie, ta faza jest ta, która wydaje się mniej zmian, więc została uznana za fazę spoczynkową. Chociaż nie są one łatwe do znaczenia, występuje w nim wiele ważnych procesów, oprócz tego, że jest najdłuższym stadium mitozy.

Anafaza

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

Podczas anafazy każda para chromatydów zaczyna się oddzielić (przez inaktywację białek, które je utrzymują). Oddzielne chromosomy poruszają się w kierunku przeciwnych końców komórki.

Ten ruch migracji wynika z faktu, że mikrotubule Catocoro de acortan, generując efekt „ciągnięcia”, który powoduje, że każdy chromosom porusza się z jego centromero. W zależności od lokalizacji centromeru w chromosomie może to zrobić podczas jego przesunięcia określoną formę, taką jak V lub J.

Mikrotubule nie przylegane do Knetocoro, rosną i wydłużają przez adhezję tubuliny (białko) i działanie białek motorycznych, które się na nich poruszają. Kiedy odchodzą od siebie, robią to również bieguny wrzeciona, wydłużając komórkę.

Na końcu tej fazy grupy chromosomów znajdują się na przeciwnych końcach wrzeciona mitotycznego, więc każdy koniec komórki ma kompletny i równoważny zestaw chromosomów.

Telofaza

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

Telofaza jest ostatnią fazą podziału nuklearnego. Mikrotubule Cinetocoro rozpadają się, podczas gdy mikrotubule polarne są dalej wydłużone.

Membrana jądrowa zaczyna tworzyć się wokół każdej gry chromosomów, przy użyciu okładów jądrowych komórek macierzysty.

Na tym etapie chromosomy znajdujące się na biegunach komórkowych są całkowicie zniechęcone z powodu defosforylacji cząsteczek histonów (H1). Tworzenie elementów błony jądrowej jest kierowane przez kilka mechanizmów.

Podczas anafazy wiele fosforylowanych białek zaczęło być defosforylowanych w prornice. Pozwala to na początek telofazy, pęcherzyki jądrowe zaczynają się ponownie oceniać, związane z powierzchnią chromosomów.

Może ci służyć: chondrocyty: cechy, histologia, funkcje, uprawa

Z drugiej strony pory jądrowe jest ponowną złożeniem umożliwiającym pompowanie białek jądrowych. Białka miarowe są defosforylowane, co pozwala na ponowne powiązanie, ukończenie tworzenia wspomnianej blaszki jądrowej.

Wreszcie, po całkowitym zniechęceniu chromosomów, synteza RNA zostaje ponownie uruchomiona, tworząc ponownie jądro, a tym samym utworzenie tworzenia nowych jąder interfejsu komórek potomnych.

Cytokineza

Cytokinezy jest traktowane jako zdarzenie odrębne od podziału jądrowego i zwykle w typowych komórkach, proces podziału cytoplazmatycznego towarzyszy każda miitoza, zaczynając od anafazy. Kilka badań wykazało, że w niektórych zarodkach wiele podziałów jądrowych występuje przed podziałem cytoplazmatycznym.

Proces zaczyna się od pojawienia się rowka lub szczeliny oznaczonej w płaszczyźnie płytki metafazowej, zapewniając, że podział występuje między grupami chromosomów. Miejsce rozszczepu jest wskazane wrzecionowi mitotyczne, mikrotubule ásteres.

W oznaczonej szczelinie znajduje się seria mikrofilamentów tworzących pierścień skierowany do strony cytoplazmatycznej błony komórkowej, w dużej mierze złożonej z aktyny i miozyny. Białka te oddziałują ze sobą, pozwalając na skurczenie pierścienia wokół rowka.

Ten skurcz jest generowany przez przesuwanie włókien tych białek, podczas interakcji ze sobą, w taki sam sposób, jak na przykład w tkankach mięśniowych.

Skurcz pierścienia jest pogłębiony przez wywieranie „szczypania” efektu, który ostatecznie dzieli komórkę macierzystą, umożliwiając oddzielenie komórek potomnych, z jego cytoplazmatyczną zawartością w rozwoju.

Cytokinezy w komórkach roślinnych

Komórki roślinne mają ścianę komórkową, więc ich proces podziału cytoplazmatycznego różni się od tego opisanego wcześniej i zaczyna się w telofazie.

Tworzenie nowej ściany komórkowej zaczyna składać mikrotubule resztkowego wrzeciona, stanowiąc framoplast. Ta cylindryczna struktura jest tworzona przez dwie gry mikrotubule, które łączą się na jego końcach i których dodatnie biegunki są osadzone w elektronicznej płytce w płaszczyźnie równikowej.

Małe pęcherzyki z aparatu Golgiego, pełne prekursorów ściany komórkowej, poruszają się przez mikrotubule framoplastu do regionu równikowego, łącząc się z tworzeniem płytki komórkowej. Zawartość pęcherzyków jest segregowana na tej płycie, gdy rośnie.

Ta płyta rośnie, łącząc się z błoną plazmatyczną wzdłuż obwodu komórkowego. Dzieje się tak ze względu na stałą reorganizację mikrotubul framoplast.

W ten sposób występuje cytoplazmatyczne rozdział komórek potomnych. Wreszcie zawartość płyty komórkowej obok mikrowłóknięć celulozowych, pozwala zakończyć tworzenie się nowej ściany komórkowej.

Funkcje

Mitoza jest mechanizmem podziału w komórkach i jest częścią jednej z faz cyklu komórkowego w eukarionotach. W prosty sposób możemy powiedzieć, że główną funkcją tego procesu jest reprodukcja komórki w dwóch komórkach córki.

W przypadku organizmów jednokomórkowych podział komórek oznacza generowanie nowych osób, podczas gdy w przypadku organizmów wielokomórkowych proces ten jest częścią wzrostu i poprawnego funkcjonowania całego ciała (podział komórek generuje rozwój tkanek i utrzymanie struktur).

Proces mitu jest aktywowany zgodnie z wymaganiami organizmu. Na przykład u ssaków czerwone krwinki (erytrocyty) zaczynają dzielić więcej komórek, gdy organizm potrzebuje lepszego wychwytywania tlenu. Podobnie białe krwinki (leukocyty) rozmnażają się, gdy konieczne jest zwalczanie infekcji.

Natomiast niektóre wyspecjalizowane komórki zwierzęce, praktycznie brakuje procesu mitozy lub są bardzo powolne. Przykładem tego są komórki nerwowe i komórki mięśniowe).

Zasadniczo są to komórki, które są częścią tkanki łącznej i strukturalnej organizmu i których reprodukcja jest konieczna tylko wtedy, gdy komórka ma pewną defekt lub pogorszenie i należy ją wymienić.

Regulacja wzrostu i podział komórek.

System wzrostu komórek i podziału komórek jest znacznie bardziej złożony w organizmach wielokomórkowych niż u jednokomórkowych. W tym ostatnim reprodukcja jest zasadniczo ograniczona dostępnością zasobów.

W komórkach zwierzęcych podział jest zatrzymywany, dopóki nie nastąpi dodatni sygnał, który aktywuje ten proces. Ta aktywacja ma postać sygnałów chemicznych z sąsiednich komórek. Pozwala to zapobiegać nieograniczonym wzrostowi tkanek i rozmnażaniu wadliwych komórek, co może poważnie zaszkodzić życiu organizmu.

Może ci służyć: membrana podstawowa: Charakterystyka, struktura i funkcje

Jednym z mechanizmów, które kontrolują mnożenie komórek, jest apoptoza, w której komórka umiera (ze względu na wytwarzanie niektórych białek, które aktywują samozniszczenie), jeżeli ma znaczne uszkodzenie lub jest zakażone przez wirusa.

Istnieje również regulacja rozwoju komórek poprzez hamowanie czynników wzrostu (takich jak białko). Zatem komórki pozostają w interfejsie, bez przejścia do fazy M cyklu komórkowego.

Organizmy, które to wykonują

Proces mitozy przeprowadza się w ogromnej większości komórek eukariotycznych, z organizmów jednokomórkowych, takich jak drożdże, które wykorzystują go jako proces rozmnażania bezpłciowego, po złożone organizmy wielokomórkowe, takie jak rośliny i zwierzęta i zwierzęta.

Chociaż ogólnie, cykl komórkowy jest taki sam dla wszystkich komórek eukariotycznych, istnieją godne uwagi różnice między organizmami jednokomórkowymi i wielokomórkowymi. W tym pierwszym wzrost i podział komórek jest faworyzowany przez dobór naturalny. W organizmach wielokomórkowych proliferacja jest ograniczona przez ścisłe mechanizmy kontrolne.

W organizmach jednokomórkowych występuje reprodukcja przyspieszona, ponieważ cykl komórkowy działa stale, a komórki potomne szybko wyruszają w kierunku miitozy, aby kontynuować ten cykl. Podczas gdy komórki organizmów wielokomórkowych zajmują znacznie więcej czasu na rozwój i dzielenie.

Istnieją również pewne różnice między procesami mitotycznymi komórek roślinnych i zwierząt, jak w niektórych fazach tego procesu, w zasadzie mechanizm działa podobnie w tych organizmach.

Podział komórkowy w komórkach prokariotycznych

Komórka prokariotyczna

Zasadniczo komórki prokariotyczne rosną i są podzielone w szybszym tempie niż komórki eukariotyczne.

Organizmy z komórkami prokariotycznymi (zwykle jednokomórkowymi lub w niektórych przypadkach wielokomórkowych) nie mają błony jądrowej, która izoluje materiał genetyczny wewnątrz jądra, więc jest rozproszony w komórce, na obszarze zwanym nukleoidem. Komórki te mają główny okrągły chromosom.

Podział komórek w tych organizmach jest wówczas znacznie bardziej bezpośredni niż w komórkach eukariotycznych, pozbawiony opisanego mechanizmu (mitoza). W nich reprodukcja przeprowadza się przez proces zwany rozszczepieniem binarnym, w którym replikacja DNA zaczyna się w określonym okrągłym miejscu chromosomu (pochodzenie replikacji lub oric).

Powstają dwa pochodzenia, które migrują do przeciwnych boków komórki w miarę wystąpienia replikacji, a komórka rozciąga się, aż osiągnie dwa razy więcej. Pod koniec replikacji błona komórkowa rośnie w cytoplazmie, dzieląc komórkę progenitorową na dwie córki z tym samym materiałem genetycznym.

Ewolucja mitozy

Ewolucja komórek eukariotycznych przyniosła ze sobą wzrost złożoności genomu. To sugerowało rozwój bardziej skomplikowanych mechanizmów podziału.

Co poprzedziło mitozę?

Istnieją hipotezy, które sugerują, że podział bakterii jest poprzednim mechanizmem mitozy. Stwierdzono pewną zależność między białkami związanymi z rozszczepienia binarnym (które mogą być tymi, które zakotwiczą chromosomy w określonych miejscach błony plazmatycznej córek) z tubuliną i aktyną komórek eukariotycznych.

Niektóre badania wskazują pewne osobliwości w podziale współczesnych protistów jednokomórkowych. W nich błona jądrowa pozostaje nienaruszona podczas mitozy. Replikowane chromosomy pozostają zakotwiczone w niektórych miejscach tej membrany, oddzielając się, gdy jądro zaczyna rozciągać się podczas podziału komórek.

To pokazuje pewien przypadek z binarnym procesem rozszczepienia, w którym powtórzone chromosomy są ustalane do niektórych miejsc w błonie komórkowej. Hipoteza sugeruje następnie, że protiści, którzy przedstawiają tę jakość podczas podziału komórek, mogli zachować tę charakterystykę przodkowej komórki komórkowej.

Obecnie wyjaśnienia o tym, dlaczego komórki eukariotyczne organizmów wielokomórkowych nie zostały jeszcze opracowane, konieczne jest, aby błona jądrowa rozpadła się podczas procesu podziału komórek.

Bibliografia

1. Albarracín, a., & Telulun, do. DO. (1993). Teoria komórek w XIX wieku. Akal Editions.
2. Alberts, ur., Johnson, a., Lewis, J., Raff, m., Roberth, k., & Walter, p. (2008). Biologia komórki molekularnej. Garland Science, Taylor i Francis Group.
3. Campbell, n., & Reece, J. (2005). Biologia 7^th Wydanie, ap.
4. Griffiths, a. J., Lewontin, r. C., Miller, J. H., & Suzuki, D. T. (1992). Wprowadzenie do analizy genetycznej. McGraw-Hill Inter-American.
5. Karp, g. (2009). Biologia komórkowa i molekularna: koncepcje i eksperymenty. John Wiley & Sons.
6. Lodish, h., Darnell, J. I., Berk, a., Kaiser, c. DO., Krieger, m., Scott, m. P., & Matsudaira, p. (2008). Biologia komórek mięśniowych. Macmillan.
7. Segura-Valdez, m. D. L., Cruz-Gómez, s. D. J., López-Cruz, r., Zavala, g., & Jiménez-García, L. F. (2008). Wizualizacja mitozy za pomocą mikroskopu siły atomowej. Wskazówka. Specjalistyczny magazyn w naukach chemicznych, 11 (2), 87-90.