Фазе митова и њихове карактеристике, функције и организми



Тхе митосис то је процес дељења ћелија, где ћелија производи генетски идентичне ћелије кћери; за сваку ћелију настају два "кћери" са истим набојем хромозома. Ова подела се одвија у соматским ћелијама еукариотских организама.

Овај процес је једна од фаза ћелијског циклуса еукариотских организама, који се састоји од 4 фазе: С (синтеза ДНК), М (деобе ћелија), Г1 и Г2 (међуфазе у којима се производе мРНА и протеини). . Фазе Г1, Г2 и С заједно се сматрају интерфејсом. Нуклеарна и цитоплазматска подела (митоза и цитокинеза) чине последњу фазу ћелијског циклуса.

На молекуларном нивоу, митоза је иницирана активације киназе (протеин) назива МПФ (Сазревање Промоција Фацтор) и накнадну фосфорилацију бројних протеинских компоненти ћелије. Ово последње дозвољава ћелији да представи морфолошке промене потребне за спровођење процеса поделе.

Митоза је асексуални процес, јер прогениторска ћелија и њене кћери имају потпуно исту генетску информацију. Ове ћелије су познате као диплоиди јер носе комплетан хромозомски набој (2н).

Мејоза, с друге стране, је процес дељења ћелија који доводи до сексуалне репродукције. У овом процесу, диплоидне матичне ћелије реплицирају своје хромозоме и затим се два пута поделе (без репликације генетске информације). Коначно, 4 ћерке ћелије су генерисане са само пола хромозомског набоја, које се називају хаплоиди (н)..

Индек

  • 1 Генералитиес оф митосис
  • 2 Која је релевантност овог процеса?
  • 3 Фазе и њихове карактеристике
    • 3.1 Профасе
    • 3.2 Прометафаза
    • 3.3 Метафаза
    • 3.4 Анафаза
    • 3.5 Телофаза
    • 3.6 Цитокинеза
    • 3.7 Цитокинеза у биљним ћелијама
  • 4 Функције
  • 5 Регулација раста и поделе ћелија.
  • 6 Организације које га изводе
  • 7 Подела ћелија у прокариотским ћелијама
  • 8 Еволуција митозе
    • 8.1 Шта је претходило митози?
  • 9 Референце

Генералитиес оф митосис

Митоза у једноћелијским организмима обично производи ћелије ћерке које су врло сличне њиховим предакама. Насупрот томе, током развоја вишестаничних бића, овај процес може да произведе две ћелије са различитим карактеристикама (упркос томе што су генетски идентичне).

Ова диференцијација ћелија доводи до различитих типова ћелија који чине вишестаничне организме.

Током живота организма, ћелијски циклус се одвија непрекидно, стално формирајући нове ћелије које, са своје стране, расту и припремају се за дељење кроз митозу.

Раст и дељење ћелија регулишу се механизмима, као што је апоптоза (програмирана смрт ћелија), која омогућава одржавање равнотеже, спречавајући вишак раста ткива. На овај начин се обезбеђује да се дефектне ћелије замене новим ћелијама, у складу са захтевима и потребама организма.

Каква је релевантност овог процеса?

Способност репродукције је једна од најважнијих карактеристика свих организама (од једноћелијских до вишестаничних) и ћелија које га чине. Овај квалитет вам омогућава да осигурате континуитет ваше генетске информације.

Разумевање процеса митозе и мејозе одиграли су фундаменталну улогу у разумевању интригантних ћелијских карактеристика организама. На пример, својство држања броја хромозома константним из једне ћелије у другу унутар појединца, као и између појединаца исте врсте.

Када у нашој кожи патимо од неке врсте посјекотине или ране, уочавамо како се за неколико дана оштећена кожа опорави. То се дешава захваљујући процесу митозе.

Фазе и њихове карактеристике

Генерално, митоза прати исту секвенцу процеса (фаза) у свим еукариотским ћелијама. У овим фазама се у станици појављују многе морфолошке промене. Међу њима је кондензација хромозома, руптура нуклеарне мембране, одвајање ћелије од екстрацелуларног матрикса и других ћелија, и подела цитоплазме..

У неким случајевима, нуклеарна подела и цитоплазматска подела се сматрају различитим фазама (митоза и цитокинеза, респективно)..

За боље проучавање и разумевање процеса, одређено је шест (6) фаза, које се називају: профаза, прометафаза, метафаза, анафаза и телофаза, а цитокинеза се сматра шестом фазом, која почиње да се развија током анафазе..

Ове фазе су проучаване од деветнаестог века преко светлосног микроскопа, тако да су данас лако препознатљиве према морфолошким карактеристикама ћелије, као што је кондензација хромозома, и формирање митотског вретена.

Профасе

Профаза је прва видљива манифестација деобе ћелија. У овој фази можете видети појаву хромозома као препознатљиве облике, захваљујући прогресивном збијању хроматина. Ова кондензација хромозома почиње фосфорилацијом хистонских Х1 молекула МПФ киназом.

Процес кондензације састоји се од контракције и стога смањења величине хромозома. Ово се дешава због намотавања влакана хроматина, производећи лакше заменљиве структуре (митотски хромозоми).

претходно дуплирани током периода С ћелијског циклуса, хромозом добит изглед Доубле Странд, сестра хроматида зове, да филаменти се држе заједно кроз регион под називом центромерни. У овој фази и нуклеоли нестају.

Формирање митотског вретена

Током профазе, формира се митотско вретено које се састоји од микротубула и протеина који чине скуп влакана..

Као што је формирана вретена, ће растављања микротубула цитоскелетон (онеспособљавајући протеини задржавају своју структуру), обезбеђујући потребан материјал за добијање наведених митотског вретена.

Центросом (органеле без мембране, који је функционалан у ћелијском циклусу), дуплициран на интерфејсу, делује као јединица за састављање микротубула вретена. У ћелијама животиња, центросом има пар центриола у центру; али они су одсутни у већини биљних ћелија.

Дуплицирани центросоми почињу да се одвајају један од другог док се микротубуле вретена спајају у свакој од њих, почевши да мигрирају према супротним крајевима ћелије.

На крају профазе почиње руптура нуклеарне овојнице која се јавља у одвојеним процесима: растављање нуклеарног пора, нуклеарне ламине и нуклеарне мембране. Овај прекид омогућава митотичном вретену и хромозомима да започну интеракцију.

Прометапхасе

У овој фази, нуклеарна овојница је потпуно фрагментирана, тако да микротубуле вретена упадају у ову област, интерагирајући са хромозомима. Два центросома су се раздвојила, сваки лоциран на половима митотског вретена, на супротним крајевима ћелија.

Сада митотско вретено садржи микротубуле (које се протежу од сваког центросома до центра ћелије), центросоме и пар астера (структуре са радијалном расподелом кратких микротубула, које се развијају из сваког центросома)..

Свака је развила хроматиде, специјализовану структуру протеина, звану кинетохор, која се налази у центромери. Ове кинетохоре се налазе у супротним правцима, а неке микротубуле, назване кинетохоре микротубуле, приањају на њих..

Ове микротубуле везане за кинетохор почињу да се померају у хромозом од кога се протежу; неки са једног пола и други са супротног пола. Ово ствара ефекат "повуци и скупи" који, када се стабилизује, дозвољава да хромозом заврши између крајева ћелије.

Метапхасе

У метафази, центросоми се налазе на супротним крајевима ћелија. Вретено има јасну структуру, у чијем се центру налазе хромозоми. Центромери поменутих хромозома су фиксирани на влакна и поравнати у имагинарној равни названој метафаза плоча.

Кинетохоре кроматида су још увек везане за кинетохоре микротубуле. Микротубуле које се не везују за кинетохоре и протежу се од супротних полова вретена, сада међусобно делују. У овом тренутку микротубуле из астера су у контакту са плазма мембраном.

Овај раст и интеракција микротубула, употпуњују структуру митотског вретена и дају му изглед "птичјег кавеза"..

Морфолошки гледано, ова фаза је она која се чини мање промјенама, па се сматра да је то фаза одмора. Међутим, иако нису лако уочљиви, у њему се дешавају многи важни процеси, као и најдужа фаза митозе..

Анапхасе

Током анафазе, сваки пар хроматида почиње да се раздваја (инактивирајући протеине који их држе заједно). Одвојени хромозоми се селе на супротне крајеве ћелије.

Овај покрет миграције, јер је скраћење Кинетохор микротубула, стварајући ефекат "вуче" чини сваки хромозом се помери са своје центромерни. У зависности од локације центромерни на хромозому, ово може узети током расељења, као посебан облик В или Ј.

Микротубуле нису везане за кинетохор, расту и продужавају се адхезијом тубулина (протеина) и дејством моторних протеина који се крећу на њима, дозвољавајући контакту да се заустави. Када се одмакну један од другог, полови вретена то исто чине, продужавајући ћелију.

На крају ове фазе, групе хромозома се налазе на супротним крајевима митотског вретена, тако да сваки крај ћелије остаје са комплетним и еквивалентним сетом хромозома..

Телофаза

Телофаза је последња фаза нуклеарне дивизије. Кинетокоре микротубуле се распадају, док се поларне микротубуле даље продужавају.

Нуклеарна мембрана почиње да се формира око сваког сета хромозома, користећи нуклеарне омотаче прогениторске ћелије, које су биле као везикуле у цитоплазми.

У овој фази, хромозоми који се налазе у ћелијским половима су потпуно декондензовани услед дефосфорилације молекула хистона (Х1). Формирање елемената нуклеарне мембране врши се помоћу неколико механизама.

Током анафазе, многи од фосфорилисаних протеина у профази су дефосфорилисани. То омогућава да се на почетку телофазе, нуклеарни везикули почну поново скупљати, повезујући се са површином хромозома.

С друге стране, нуклеарне паре се поново састављају, омогућавајући пумпање нуклеарних протеина. Протеини нуклеарне ламине се дефосфорилишу, дозвољавајући им да се поново повежу, да би се завршило формирање поменуте нуклеарне ламине..

Коначно, након што су кромосоми потпуно декондензовани, синтеза РНА се поново покреће, формирајући језгра поново и завршавајући формирање нових међуфазних језгра ћелија ћерке.

Цитокинеза

Цитокинеза се узима као догађај одвојен од нуклеарног дијела, и обично у типичним ћелијама, процес цитоплазматске подјеле прати сваку митозу, почевши од анафазе. Неколико студија је показало да се у неким ембрионима вишеструке нуклеарне поделе јављају пре цитоплазматске деобе.

Процес започиње појавом жљеба или жљеба који је означен у равнини метафазне плоче, чиме се осигурава подјела између група кромосома. Место расцјепа је специфично означено митотичким вретеном, микротубулама астера.

У означеном прорезу налази се низ микрофиламената који формирају прстен усмерен ка цитоплазматској страни ћелијске мембране, састављен углавном од актина и миозина. Ови протеини ступају у међусобну интеракцију омогућавајући контракцију прстена око жлеба.

Ова контракција је генерисана клизањем влакана ових протеина, у интеракцији једни са другима, на исти начин као на пример у мишићном ткиву.

Контракција прстена се продубљује вршењем "стезног" ефекта који коначно дели ћелије прогенитор, дозвољавајући одвајање ћелија ћерке, са њиховим развојем цитоплазматског садржаја.

Цитокинеза у биљним ћелијама

Биљне ћелије имају ћелијски зид, тако да је њихов процес поделе цитоплазме различит од претходно описаног и почиње у телофази.

Формирање нове ћелијске стијенке почиње када се микротубуле остатног вретена саставе, што чини фрагмопласт. Ова цилиндрична структура је формирана од два сета микротубула који су повезани на својим крајевима и чији позитивни полови су уграђени у електронску плочу у екваторијалној равни..

Мале везикуле из Голгијевог апарата, препуне прекурсора ћелијског зида, крећу се кроз микротубуле фрагмопласта у екваторијални регион, комбинујући тако да формирају ћелијску плочу. Садржај везикула је раздвојен у овој плочи како расте.

Поменута плоча расте, спаја се са плазматском мембраном дуж периметра ћелије. Ово се дешава због константног преуређивања микротубула фрагмопласта на периферији плоче, дозвољавајући да се више везикула помера према овој равни и испразни њихов садржај.

На тај начин долази до цитоплазматског раздвајања ћелија кћери. Коначно, садржај ћелијске плоче заједно са целулозним микровлакнима унутар ње, омогућава да се заврши формирање новог ћелијског зида.

Функције

Митоза је механизам поделе у ћелијама и део је једне од фаза ћелијског циклуса код еукариота. На једноставан начин можемо рећи да је главна функција овог процеса репродукција ћелије у две ћерке ћелије.

За једноћелијске организме, ћелијска подела подразумева стварање нових јединки, док је за вишестаничне организме овај процес део раста и правилног функционисања целог организма (дељење ћелија ствара развој ткива и одржавање структура).

Процес митозе се активира према потребама организма. Код сисара, на пример, црвене крвне ћелије (еритроцити) почињу да се деле тако да формирају више ћелија, када тело треба бољи унос кисеоника. Исто тако, бела крвна зрнца (леукоцити) се репродукују када је неопходно борити се са инфекцијом.

Насупрот томе, неке специјализоване животињске ћелије, практично немају процес митозе или су веома споре. Пример за то су нервне ћелије и мишићне ћелије).

Генерално, то су ћелије које су део везивног и структурног ткива организма и чија је репродукција неопходна само када нека ћелија има неки дефект или погоршање и треба да буде замењена..

Регулација раста и поделе ћелија.

Контролни систем раста и дељења ћелија много је сложенији у вишећелијским организмима него у једноћелијским организмима. У потоњем, репродукција је у основи ограничена расположивошћу ресурса.

У животињским ћелијама, подела се зауставља све док не постоји позитиван сигнал који активира овај процес. Ова активација долази у облику хемијских сигнала из суседних ћелија. То омогућава спречавање неограниченог раста ткива и репродукцију дефектних ћелија, што може озбиљно да оштети живот организма..

Један од механизама који контролише умножавање ћелија је апоптоза, где ћелија умире (због производње одређених протеина који активирају самоуништење) ако представља значајну штету или је заражена вирусом.

Постоји и регулација развоја ћелија кроз инхибицију фактора раста (као што су протеини). Тако ћелије остају у интерфејсу, без преласка на М фазу ћелијског циклуса.

Организми који га изводе

Процес митозе се спроводи у великој већини еукариотских ћелија, од једностаничних организама као што је квасац, који га користе као асексуални процес репродукције, до сложених вишестаничних организама као што су биљке и животиње.

Иако је уопште, ћелијски циклус исти за све еукариотске ћелије, постоје значајне разлике између једноћелијских и вишећелијских организама. У првом, раст и подела ћелија је фаворизована природном селекцијом. Код вишестаничних организама пролиферација је ограничена строгим контролним механизмима.

У једноћелијским организмима репродукција се одвија на убрзан начин, јер ћелијски циклус стално ради, а ћерке брзо крећу према митози да би наставиле са овим циклусом. Док ћелије вишестаничних организама трају знатно дуже да расту и деле се.

Постоје и неке разлике између митотичких процеса биљних и животињских ћелија, као иу неким фазама овог процеса, међутим, у принципу, механизам дјелује на сличан начин у овим организмима..

Подела ћелија у прокариотским ћелијама

Генерално, прокариотске ћелије расту и деле се брже него еукариотске ћелије.

Организмима са прокариотским ћелијама (обично једноћелијским или у неким случајевима вишестаничним) недостаје нуклеарна мембрана која изолује генетски материјал унутар језгра, па се распршује у ћелији, у подручју које се зове нуклеод. Ове ћелије имају кружни главни хромозом.

Подела ћелија у овим организмима је тада много директнија него у еукариотским ћелијама, без описаног механизма (митоза). У њима се репродукција изводи процесом који се зове бинарна фисија, где репликација ДНК почиње на специфичном месту кружног хромозома (порекло репликације или ОриЦ).

Тада се формирају два поријекла која мигрирају на супротне стране ћелије како се јавља репликација, а станица се протеже до двоструке величине. На крају репликације, ћелијска мембрана расте у цитоплазму, делећи претходну станицу у две ћерке са истим генетским материјалом.

Еволуција митозе

Еволуција еукариотских ћелија је са собом донела повећање комплексности у геному. То је укључивало развој сложенијих механизама подјеле.

Шта је претходило митози?

Постоје хипотезе које говоре да је бактеријска подела претходник механизам митозе. Нађена је веза између протеина повезаних са бинарном фисијом (који могу бити они који усидрују хромозоме на специфична места плазматске мембране ћерке) са тубулином и актином еукариотских ћелија.

Неке студије указују на одређене посебности у подјели модерних једноћелијских протиста. У њима, нуклеарна мембрана остаје нетакнута током митозе. Реплицирани хромозоми остају усидрени на одређеним местима ове мембране, одвајајући се када се нуклеус почне растезати током ћелијске деобе.

Ово показује одређену подударност са процесом бинарне фисије, где се реплицирани хромозоми везују за одређена места на ћелијској мембрани. Хипотеза затим наводи да би протисти који представљају овај квалитет током њихове ћелијске деобе, могли да задрже ову карактеристику ћелије предака прокариотског типа.

Тренутно, још увек нису развијена објашњења зашто је у еукариотским ћелијама вишестаничних организама неопходно да се нуклеарна мембрана распада током процеса ћелијске деобе..

Референце

  1. Албарацин, А., & Телулон, А.А. (1993). Теорија ћелија у деветнаестом веку. АКАЛ издања.
  2. Албертс, Б., Јохнсон, А., Левис, Ј., Рафф, М., Робертх, К., & Валтер, П. (2008). Молекуларна биологија ћелије. Гарланд Сциенце, Таилор и Францис Гроуп.
  3. Цампбелл, Н., & Рееце, Ј. (2005). Биологи 7тх едитион, АП.
  4. Гриффитхс, А.Ј., Левонтин, Р.Ц., Миллер, Ј.Х., & Сузуки, Д.Т. (1992). Увод у генетску анализу. МцГрав-Хилл Интерамерицана.
  5. Карп, Г. (2009). Ћелијска и молекуларна биологија: концепти и експерименти. Јохн Вилеи & Сонс.
  6. Лодисх, Х., Дарнелл, Ј.Е., Берк, А., Каисер, Ц.А., Криегер, М., Сцотт, М.П., ​​& Матсудаира, П. (2008). Молекуларна биологија ћелија. Мацмиллан.
  7. Сегура-Валдез, М. Д. Л., Цруз-Гомез, С.Д.Ј., Лопез-Цруз, Р., Завала, Г., & Јименез-Гарциа, Л. Ф. (2008). Визуализација митозе микроскопом атомске силе. ТИП Магазин специјализован за хемијско-биолошке науке, 11 (2), 87-90.