Mitozės fazės ir jų savybės, funkcijos ir organizmai



The mitozė tai yra ląstelių dalijimosi procesas, kai ląstelė gamina genetiškai identiškas dukterines ląsteles; kiekvienai ląstelei generuojamos dvi „dukterys“, turinčios tokį patį kromosomų krūvį. Šis pasiskirstymas vyksta eukariotinių organizmų somatinėse ląstelėse.

Šis procesas yra vienas iš eukariotinių organizmų ląstelių ciklo etapų, kurį sudaro 4 fazės: S (DNR sintezė), M (ląstelių dalijimas), G1 ir G2 (tarpinės fazės, kuriose gaminami mRNR ir baltymai). , Kartu G1, G2 ir S fazės laikomos sąsaja. Branduolinis ir citoplazminis pasidalijimas (mitozė ir citokinezė) sudaro paskutinį ląstelių ciklo etapą.

Molekuliniu lygmeniu mitozę inicijuoja kinazės (baltymo), vadinamo MPF (brandinimo skatinimo faktorius), aktyvumas ir reikšmingo daugelio ląstelių baltymų komponentų fosforilinimas. Pastarasis leidžia langeliui pateikti morfologinius pokyčius, reikalingus padalijimo procesui atlikti.

Mitozė yra aseksualus procesas, nes progenitorinė ląstelė ir jos dukterys turi tokią pat genetinę informaciją. Šios ląstelės yra žinomos kaip diploidai, nes jos turi pilną chromosomų krūvį (2n)..

Kita vertus, Meiosis yra ląstelių dalijimosi procesas, kuris sukelia seksualinę reprodukciją. Šiame procese diploidinė kamieninė ląstelė kartoja savo chromosomas ir po to du kartus iš eilės padalija (nepažeidžiant genetinės informacijos). Galiausiai sukuriamos 4 dukterinės ląstelės, kuriose yra tik pusė chromosomų krūvio, vadinamo haploidu (n)..

Indeksas

  • 1 Mitozės bendrosios savybės
  • 2 Koks yra šio proceso aktualumas?
  • 3 Fazės ir jų charakteristikos
    • 3.1
    • 3.2 Prometafazė
    • 3.3 Metafazė
    • 3.4 Anafazė
    • 3.5 Telofazė
    • 3.6 Citokinezė
    • 3.7 Citokinezė augalų ląstelėse
  • 4 Funkcijos
  • 5 Ląstelių augimo ir pasiskirstymo reguliavimas.
  • 6 Organizacijas, kurios ją vykdo
  • 7 Ląstelių pasiskirstymas prokariotinėse ląstelėse
  • 8 Mitozės evoliucija
    • 8.1 Kas lėmė mitozę?
  • 9 Nuorodos

Mitozės bendrijos

Mitozė vienaląsiuose organizmuose paprastai gamina dukterines ląsteles, labai panašias į jų ankstesnius. Priešingai, plėtojant daugiakamerines būtybes, šis procesas gali sukelti dvi ląsteles, turinčias skirtingų savybių (nepaisant to, kad jos yra genetiškai identiškos)..

Šis ląstelių diferencijavimas sukelia skirtingus ląstelių tipus, sudarančius daugiakelius organizmus.

Organizmo gyvavimo metu ląstelių ciklas vyksta nuolat, nuolat formuodamas naujas ląsteles, kurios savo ruožtu auga ir ruošiasi suskaidyti per mitozę.

Augimą ir ląstelių pasidalijimą reguliuoja mechanizmai, tokie kaip apoptozė (užprogramuota ląstelių mirtis), kuri leidžia išlaikyti pusiausvyrą, užkertant kelią pertekliui augti audiniuose. Tokiu būdu užtikrinama, kad defektinės ląstelės būtų pakeistos naujomis ląstelėmis, atsižvelgiant į organizmo reikalavimus ir poreikius.

Koks yra šio proceso aktualumas?

Gebėjimas daugintis yra viena iš svarbiausių visų organizmų (nuo vienaląsčių iki daugelio ląstelių) ir ją sudarančių ląstelių savybių. Ši kokybė leidžia užtikrinti savo genetinės informacijos tęstinumą.

Mitozės ir meiozės procesų supratimas atliko esminį vaidmenį suprasti intriguojančias organizmų ląstelių savybes. Pvz., Nuosavybės, kad chromosomų skaičius būtų išlaikomas pastovus iš vienos ląstelės į kitą asmenyje ir tarp tos pačios rūšies asmenų.

Kai mes patiriame tam tikrą pjovimo ar žaizdos tipą mūsų odoje, pastebime, kaip per kelias dienas sugadinta oda atsinaujina. Taip atsitinka dėl mitozės proceso.

Fazės ir jų charakteristikos

Apskritai mitozė seka tas pačias procesų (fazių) sekas visose eukariotinėse ląstelėse. Šiuose etapuose ląstelėje įvyksta daug morfologinių pokyčių. Tarp jų yra chromosomų kondensacija, branduolinės membranos plyšimas, ląstelės atskyrimas nuo ekstraląstelinės matricos ir kitų ląstelių bei citoplazmos pasiskirstymas.

Kai kuriais atvejais branduolinis pasiskirstymas ir citoplazminis pasiskirstymas laikomi skirtingais etapais (atitinkamai mitozė ir citokinezė)..

Siekiant geriau ištirti ir suprasti procesą, buvo nustatytos šešios (6) fazės, vadinamos „propazės, prometafazės, metafazės, anafazės ir telofazės“, citokinezės laikomos šeštuoju etapu, kuris pradeda vystytis anafazės metu..

Šios fazės buvo tiriamos nuo XIX a. Per šviesos mikroskopą, todėl šiandien jos lengvai atpažįstamos pagal ląstelių morfologines charakteristikas, tokias kaip chromosomų kondensacija ir mitozinio veleno formavimasis.

Profazė

Propazė yra pirmoji matoma ląstelių dalijimosi apraiška. Šiame etape matysite chromosomų atsiradimą kaip išskirtines formas dėl laipsniško chromatino tankinimo. Ši chromosomų kondensacija prasideda nuo histono H1 molekulių fosforilinimo pagal MPF kinazę.

Kondensacijos procesas susideda iš chromosomų susitraukimo ir sumažinimo. Taip atsitinka dėl chromatino pluoštų apvijos, gaminančių lengviau išstumiamas struktūras (mitozines chromosomas)..

Chromomosomos, kurios anksčiau buvo kopijuojamos ląstelių ciklo S laikotarpiu, įgyja dvigubos gijos išvaizdą, vadinamą seseriniais chromatidais, minėtieji gijos laikomi kartu per centrą, vadinamą centromere. Šiame etape išnyksta ir branduoliai.

Mitozinio veleno formavimas

Propazės metu susidaro mitozinis velenas, sudarytas iš mikrotubulų ir baltymų, kurie sudaro pluoštų rinkinį.

Susiformavus velenui, išmontuojami citoskeleto mikrotubulai (dezaktyvuojant baltymus, palaikančius jų struktūrą), suteikiant reikiamą medžiagą minėtam mitotiniam velenui formuoti.

Centrosomas (organelis be membranos, funkcinis ląstelių cikle), dubluojamas sąsajoje, veikia kaip suklio mikrotubulų surinkimo vienetas. Gyvūnų ląstelėse centosomas centre yra poros; tačiau daugelyje augalų ląstelių jų nėra.

Kartotinės centrosomos pradeda atskirti viena nuo kitos, kai suklio mikrotubulai yra surenkami kiekviename iš jų, pradedant migruoti į priešingus galo galus.

Propazės pabaigoje prasideda branduolinio voko plyšimas, vykstantis atskiruose procesuose: branduolinės poros, branduolinės plokštės ir branduolinių membranų išardymas. Ši pertrauka leidžia mitoziniam velenui ir chromosomoms pradėti sąveiką.

Prometafazė

Šiame etape branduolio apvalkalas buvo visiškai suskaidytas, todėl veleno mikrotubulai įsiveržė į šią zoną, sąveikauja su chromosomomis. Abi centrosomos atskyrė, kiekviena jų yra prie mitozinio veleno polių, priešingose ​​ląstelių pusėse.

Dabar mitozinis velenas apima mikrotubulus (kurie tęsiasi nuo kiekvienos centrosomos iki ląstelės centro), centrosomas ir porą porų (konstrukcijos, turinčios radialinį trumpų mikrotubulų pasiskirstymą, kuris išsiskiria iš kiekvieno centrosomo).

Chromidai išsivystė kiekvienas - specializuota baltymų struktūra, vadinama kinetochore, esanti centromere. Šie kinetokorai yra priešingomis kryptimis, o kai kurie mikrotubulai, vadinami kinetochoriniais mikrotubulais, laikosi jų..

Šie mikrotubulai, pritvirtinti prie kinetochoros, pradeda judėti į chromosomą, kurios pabaigoje jie yra; kai kurie iš vieno poliaus ir kiti iš priešingos polių. Tai sukuria „traukimo ir susitraukimo“ efektą, kuris, stabilizavus, leidžia chromosomai baigtis tarp ląstelių galų.

Metafazė

Metafazėje centrosomos yra priešingose ​​ląstelių pusėse. Velenas rodo aiškią struktūrą, kurios centre yra chromosomos. Minėtų chromosomų centromerai yra pritvirtinti prie pluoštų ir suderinti įsivaizduotoje plokštumoje, vadinamoje metafazės plokšte.

Chromatidų kinetokorai vis dar yra prijungti prie kinetochorinių mikrotubulų. Mikrotubulai, kurie nesiliečia su kinetokorais ir tęsiasi nuo priešingos ašies polių, dabar tarpusavyje sąveikauja. Šiuo metu iš astrų mikrotubulai liečiasi su plazmos membrana.

Šis mikrotubulų augimas ir sąveika užbaigia mitozinio veleno struktūrą ir suteikia „paukščių narvo“ išvaizdą..

Morfologiškai šis etapas yra toks, kuris atrodo mažiau, todėl jis buvo laikomas poilsio etapu. Tačiau, nors jie nėra lengvai pastebimi, jame vyksta daug svarbių procesų ir yra ilgiausias mitozės etapas..

Anafazė

Anafazės metu kiekviena chromatidų pora pradeda atskirti (inaktyvuodama baltymus, laikančius juos kartu). Atskiros chromosomos persikelia į priešingus langelio galus.

Šis migracijos judėjimas susijęs su kinetochorų mikrotubulų sutrumpinimu, sukuriant „traukos“ efektą, kuris sukelia kiekvieną chromosomą nuo centromero. Priklausomai nuo centromero vietos chromosomoje, jis gali būti tam tikros formos kaip V arba J jo poslinkio metu..

Mikrotubulai, nesusiję su kinetochore, auga ir pailgėja, suklijuodami tubuliną (baltymą) ir judant jomis judančius motorinius baltymus, leidžiančius jų tarpusavio kontaktuoti. Kreipdamiesi vienas nuo kito, veleno poliai taip pat tai daro, pailgindami langelį.

Šios fazės pabaigoje chromosomų grupės yra priešingose ​​mitozinio veleno galuose, todėl kiekvienas ląstelės galas lieka pilnas ir lygiavertis chromosomų rinkinys..

Telofazė

Telofazė yra paskutinis branduolinio skyriaus padalinys. Kinetochoriniai mikrotubulai suyra, o poliniai mikrotubulai tęsiasi.

Branduolinė membrana pradeda formuotis aplink kiekvieną chromosomų rinkinį, naudojant branduolinių vokų, esančių progenitorinėje ląstelėje, kurios buvo panašios į vezikules citoplazmoje.

Šiame etape ląstelių poliuose esančios chromosomos visiškai dekondensuojamos dėl histono (H1) molekulių defosforilinimo. Branduolinės membranos elementų formavimąsi valdo keli mechanizmai.

Anafazės metu daugelis fosforilintų proteinų propafazėje buvo defosforilinti. Tai leidžia, kad telofazės pradžioje branduolinės pūslelės pradeda surinkti ir susieti su chromosomų paviršiais..

Kita vertus, branduolinės poros surenkamos, leidžiančios pumpuoti branduolinius baltymus. Branduolinės plokštės baltymai yra defosforilinti, leidžiant jiems vėl susieti, kad užbaigtų minėtos branduolinės plokštelės susidarymą..

Galų gale, po to, kai chromosomos visiškai dekondensuojamos, RNR sintezė vėl atkuriama, vėl formuoja nukleolius ir baigia kurti naujų dukterinių ląstelių tarpfazių branduolius..

Citokinezė

Citokinezė laikoma atskiru nuo branduolinio susiskirstymo įvykiu, o paprastai tipinėse ląstelėse citoplazminio pasiskirstymo procesas lydi kiekvieną mitozę, pradedant nuo anafazės. Keli tyrimai parodė, kad kai kuriuose embrionuose prieš citoplazminį pasiskirstymą atsiranda daug branduolinių dalijimų.

Procesas prasideda griovelio ar griovelio, pažymėto metafazės plokštės plokštumoje, išvaizda, užtikrinant, kad pasiskirstymas vyksta tarp chromosomų grupių. Plyšio vieta nurodoma konkrečiai mitozinio veleno, astrų mikrotubulų.

Pažymėtame plyšyje yra mikrofilmų serija, sudaranti žiedą, nukreiptą į ląstelių membranos citoplazminę pusę, daugiausia sudarytą iš aktino ir miozino. Šie baltymai tarpusavyje sąveikauja, todėl žiedas gali susitraukti aplink griovelį.

Šį susitraukimą sukelia šių baltymų gijų slankinimas, sąveikaujant tarpusavyje taip pat, kaip jie, pavyzdžiui, raumenų audiniuose..

Žiedo susitraukimas pagilinamas, panaudojant „suspaudimo“ efektą, kuris galiausiai padalina progenitorinę ląstelę, leidžiančią atskirti dukterines ląsteles su besivystančiu citoplazminiu turiniu.

Citokinezė augalų ląstelėse

Augalų ląstelės turi ląstelių sienelę, todėl jų citoplazminio pasiskirstymo procesas skiriasi nuo anksčiau aprašyto ir prasideda telofaze..

Naujos ląstelės sienos susidarymas prasideda, kai surenkamos liekaninio veleno mikrotubulai, sudarančios fragmoplastą. Ši cilindrinė struktūra sudaryta iš dviejų mikrotubulų rinkinių, sujungtų jų galuose ir kurių teigiami poliai yra įmontuoti į elektroninę plokštę pusiaujo pusėje..

Mažos Golgi aparato pūslelės, užpildytos ląstelių sienelių prekursoriais, per fragmoplasto mikrotubulus pereina į pusiaujo regioną, sujungdamos ląstelių plokštelę. Lėkštelių kiekis šioje plokštelėje yra atskiriamas, kai jis auga.

Ši plokštelė auga, lydydama plazmos membraną palei ląstelių perimetrą. Taip atsitinka dėl nuolatinio fragmoplasto mikrotubulų pertvarkymo plokštelės periferijoje, leidžiant daugiau pūslelių judėti į šią plokštumą ir ištuštinti jų turinį.

Tokiu būdu vyksta dukterinių ląstelių citoplazminis atskyrimas. Galiausiai ląstelių plokštelės turinys kartu su joje esančiomis celiuliozės mikropluoštais leidžia užbaigti naujos ląstelės sienelės formavimąsi.

Funkcijos

Mitozė yra dalijimosi ląstelėse mechanizmas ir yra viena iš eukariotų ląstelių ciklo fazių. Paprastai galime pasakyti, kad pagrindinė šio proceso funkcija yra ląstelių dauginimas dviejose dukterinėse ląstelėse.

Vienaląsčiams organizmams ląstelių dalijimasis reiškia naujų individų kartą, o daugiašakiams organizmams šis procesas yra viso organizmo augimo ir tinkamo funkcionavimo dalis (ląstelių dalijimasis sukuria audinių vystymąsi ir struktūrų palaikymą)..

Mitozės procesas aktyvuojamas pagal organizmo reikalavimus. Pavyzdžiui, žinduoliams raudonieji kraujo kūneliai (eritrocitai) pradeda padalyti, formuodami daugiau ląstelių, kai organizmui reikia geresnio deguonies įsisavinimo. Panašiai, baltųjų kraujo kūnelių (leukocitų) reprodukcija, kai būtina kovoti su infekcija.

Priešingai, kai kurios specializuotos gyvūnų ląstelės beveik neturi mitozės proceso arba yra labai lėtos. Pavyzdžiui, tai yra nervų ląstelės ir raumenų ląstelės..

Apskritai jie yra ląstelės, kurios yra organizmo jungiamojo ir struktūrinio audinio dalis ir kurių reprodukcija yra reikalinga tik tada, kai kai kuri ląstelė turi tam tikrą defektą ar pablogėjimą ir turi būti pakeista..

Ląstelių augimo ir pasiskirstymo reguliavimas.

Augimo ir ląstelių pasiskirstymo kontrolės sistema daugeliui ląstelių organizmuose yra daug sudėtingesnė nei vienaląsčių organizmų. Pastaruoju atveju dauginimąsi riboja išteklių prieinamumas.

Gyvūnų ląstelėse pasiskirstymas sustabdomas tol, kol bus teigiamas signalas, aktyvuojantis šį procesą. Šis aktyvavimas yra kaimyninių ląstelių cheminių signalų forma. Tai leidžia užkirsti kelią neribotam audinių augimui ir defektinių ląstelių reprodukcijai, kuri gali rimtai pakenkti organizmo gyvybei..

Vienas iš mechanizmų, kontroliuojančių ląstelių dauginimąsi, yra apoptozė, kai ląstelė miršta (dėl tam tikrų baltymų, aktyvuojančių sunaikinimą), jei ji sukelia didelę žalą arba yra užsikrėtusi virusu.

Taip pat yra ląstelių vystymosi reguliavimas slopinant augimo faktorius (pvz., Baltymus). Tokiu būdu ląstelės lieka sąsajoje, nesikreipiant į ląstelių ciklo M fazę.

Organai, kurie ją atlieka

Mitozės procesas vyksta didžiojoje dalyje eukariotinių ląstelių, iš vienaląsčių organizmų, tokių kaip mielės, kurios naudoja jį kaip nesąžiningą dauginimo procesą, į sudėtingus daugiašalius organizmus, tokius kaip augalai ir gyvūnai..

Nors apskritai ląstelių ciklas yra vienodas visoms eukariotinėms ląstelėms, yra nemažai skirtumų tarp vienaląsčių ir daugelio ląstelių organizmų. Pirmajame ląstelių augimą ir padalijimą skatina natūrali atranka. Daugiašakiuose organizmuose proliferaciją riboja griežti kontrolės mechanizmai.

Vienaląsiuose organizmuose reprodukcija vyksta pagreitintu būdu, nes ląstelių ciklas veikia nuolat ir dukros ląstelės greitai pradeda mitozę, kad galėtų tęsti šį ciklą. Nors daugialąsčių organizmų ląstelės auga ir dalijasi daug ilgiau.

Taip pat yra tam tikrų skirtumų tarp augalų ir gyvūnų ląstelių mitozinių procesų, kaip ir kai kuriuose šio proceso etapuose, tačiau iš esmės šis mechanizmas veikia panašiai šiuose organizmuose..

Ląstelių pasiskirstymas prokariotinėse ląstelėse

Paprastai prokariotinės ląstelės auga ir sparčiau nei eukariotinės ląstelės dalijasi.

Organizmams, turintiems prokariotinių ląstelių (paprastai vienaląsčių arba kai kuriais atvejais daugelio ląstelių), trūksta branduolinės membranos, kuri išskiria genetinę medžiagą branduolio viduje, todėl ji yra disperguojama ląstelėje, vadinamoje nukleoidu. Šios ląstelės turi apvalią pagrindinę chromosomą.

Šių organizmų ląstelių pasiskirstymas yra kur kas labiau tiesioginis nei eukariotinėse ląstelėse, neturint aprašyto mechanizmo (mitozės). Juose reprodukcija vyksta dvikalbiu dalijimu, kai DNR replikacija prasideda konkrečioje apskrito chromosomos vietoje (replikacijos pradžia arba OriC)..

Po to susidaro dvi kilmės vietos, kurios perkelia į priešingas ląstelės puses, kai vyksta replikacija, o ląstelė tęsiasi iki dvigubo dydžio. Replikacijos pabaigoje ląstelių membrana auga į citoplazmą, dalijant progenitorinę ląstelę į dvi dukteris su ta pačia genetine medžiaga.

Mitozės raida

Eukariotinių ląstelių evoliucija sukėlė genomo sudėtingumo padidėjimą. Tai apėmė išsamesnių skaidymo mechanizmų kūrimą.

Kas buvo prieš mitozę?

Yra hipotezių, kuriose teigiama, kad bakterinis pasiskirstymas yra ankstesnis mitozės mechanizmas. Nustatytas ryšys tarp baltymų, susijusių su dvejetainiu dalijimu (kuris gali būti toks, kuris įtvirtina chromosomas į specifines dukterinės plazmos membranos vietas) su eukariotinių ląstelių tubulinu ir aktinu..

Kai kurie tyrimai nurodo tam tikrus šiuolaikinių vienaląsčių protistų pasiskirstymo ypatumus. Juose branduolinė membrana lieka nepakitusi mitozės metu. Replikuotos chromosomos išlieka įtvirtintos tam tikrose šios membranos vietose, atskiriant, kai branduolys pradeda tempti ląstelių dalijimosi metu..

Tai rodo tam tikrą sutapimą su dvejetainio dalijimosi procesu, kur dauginamosios chromosomos prijungiamos prie tam tikrų ląstelių membranos vietų. Tuomet hipotezė teigia, kad protistai, kurie savo kokybės dalijimosi metu pateikia šią kokybę, galėjo išlaikyti šią prokariotinio tipo protėvių ląstelės savybę..

Šiuo metu dar nepaaiškinta, kodėl daugialąsčių organizmų eukariotinėse ląstelėse būtina, kad branduolinė membrana skaidytųsi ląstelių dalijimosi proceso metu..

Nuorodos

  1. Albarracín, A., ir Telulón, A. A. (1993). Ląstelių teorija XIX a. AKAL leidiniai.
  2. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberth, K., ir Walter, P. (2008). Ląstelės molekulinė biologija. Garland Science, Taylor ir Francis Group.
  3. Campbell, N., & Reece, J. (2005). Biologija 7th leidimas, AP.
  4. Griffiths, A.J., Lewontin, R.C., Milleris, J.H., & Suzuki, D.T. (1992). Įvadas į genetinę analizę. McGraw-Hill Interamericana.
  5. Karp, G. (2009). Ląstelių ir molekulių biologija: sąvokos ir eksperimentai. John Wiley & Sons.
  6. Lodish, H., Darnell, J. E., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Scott, M. P., ir Matsudaira, P. (2008). Molekulinės ląstelės biologija. Macmillan.
  7. Segura-Valdez, M. D. L., Cruz-Gómez, S. D. J., López-Cruz, R., Zavala, G., ir Jiménez-García, L. F. (2008). Mitozės vizualizavimas atominės jėgos mikroskopu. PATARIMAS Žurnalas specializuojasi chemijos-biologijos moksluose, 11 (2), 87-90.