Mytoserfaser og deres egenskaper, funksjoner og organismer



den mitose det er en prosess med celledeling, hvor en celle produserer genetisk identiske datterceller; for hver celle genereres to "døtre" med samme kromosomladning. Denne delingen foregår i de somatiske celler av eukaryotiske organismer.

Denne prosessen er en av fasene av cellesyklusen av eukaryote organismer, som er omfattet i 4 faser: S (DNA-syntese), M (celledeling), G1 og G2 (mellomtrinn hvor mRNA og proteiner som produseres) . Sammen betraktes fasene G1, G2 og S som et grensesnitt. Kjernen og cytoplasmatisk deling (mitose og cytokinesis) utgjør den siste fasen av cellesyklusen.

På molekylært nivå initieres mitose ved aktivering av en kinase (protein) kalt MPF (Maturation Promoting Factor) og den resulterende fosforylering av et signifikant antall proteinkomponenter i cellen. Sistnevnte gjør at cellen kan presentere de morfologiske endringene som er nødvendige for å utføre delingsprosessen.

Mitose er en aseksuell prosess, siden stamcellen og dens døtre har nøyaktig samme genetiske opplysninger. Disse cellene er kjent som diploider fordi de bærer den komplette kromosomale ladningen (2n).

Meiosis, derimot, er prosessen med celledeling som gir opphav til seksuell reproduksjon. I denne prosessen replikerer en diploid stamcelle sine kromosomer og deler deretter to ganger på rad (uten å kopiere sin genetiske informasjon). Til slutt genereres 4 datterceller med bare halvparten av kromosomladningen, som kalles haploid (n).

index

  • 1 Generaliteter av mitose
  • 2 Hva er relevansen av denne prosessen?
  • 3 faser og deres egenskaper
    • 3.1 Profase
    • 3.2 Prometafase
    • 3.3 metafase
    • 3.4 Anafase
    • 3,5 telofase
    • 3.6 Cytokinesis
    • 3,7 Cytokinesis i planteceller
  • 4 funksjoner
  • 5 Regulering av cellevekst og divisjon.
  • 6 Organisasjoner som bærer det ut
  • 7 Cell divisjon i prokaryote celler
  • 8 Evolusjon av mitose
    • 8.1 Hva førte til mitose?
  • 9 referanser

Generaliteter av mitose

Mitose i unicellular organismer produserer vanligvis datterceller som ligner på progenitorene. I motsetning til dette, under utviklingen av multicellulære vesener, kan denne prosessen oppstå to celler med noen forskjellige egenskaper (til tross for at de er genetisk identiske).

Denne celledifferensiering gir opphav til de forskjellige celletyper som utgjør de multicellulære organismer.

I løpet av en organismeres liv skjer cellesyklusen kontinuerlig og danner stadig nye celler som i sin tur vokser og forbereder seg på å dele seg gjennom mitose.

Vekst og celledeling er regulert av mekanismer, som for eksempel apoptose (programmert celledød), som tillater opprettholde en balanse, som forhindrer overskytende vekst av vev. På denne måten sikres det at de defekte cellene erstattes av nye celler, i henhold til organisasjonens krav og behov.

Hva er relevansen av denne prosessen?

Evnen til å reprodusere er en av de viktigste egenskapene til alle organismer (fra unicellular til multicellular) og cellene som komponerer den. Denne kvaliteten gjør at du kan sikre kontinuiteten i din genetiske informasjon.

Forståelsen av prosesser med mitose og meiosis har spilt en viktig rolle i å forstå de fascinerende cellegenskapene til organismer. For eksempel, egenskapen til å holde antall kromosomer konstant fra en celle til en annen i et individ, og mellom individer av samme art.

Når vi lider av en slags kutt eller sår i huden vår, observerer vi hvordan den skadede huden i løpet av få dager gjenoppretter seg. Dette skjer takket være prosessen med mitose.

Faser og deres egenskaper

Generelt følger mitose den samme sekvensen av prosesser (faser) i alle eukaryotiske celler. I disse faser forekommer mange morfologiske forandringer i cellen. Blant dem er kondensering av kromosomene, bristning av nukleærmembranen, separasjon av cellen fra den ekstracellulære matriksen og fra andre celler og delingen av cytoplasmaen.

I noen tilfeller betraktes kjernefysisk divisjon og cytoplasmisk deling som forskjellige faser (henholdsvis mitos og cytokinesis).

For en bedre forståelse av prosessen og studere de er blitt betegnet seks (6) faser, nemlig: prophase, prometafase, metafase, anafase og telophase, cytokinese deretter betraktet som en sjette fase, som begynner å utvikle seg i løpet av anafase.

Disse fasene er blitt studert siden det nittende århundre gjennom lysmikroskop, slik at i dag er lett gjenkjennelig som de morfologiske egenskaper presenterende celle, såsom kromosom kondensasjon, og mitotiske spindeldannelse.

prophase

Profasen er den første synlige manifestasjonen av celledeling. I denne fasen kan du se utseendet av kromosomer som skilleformer, på grunn av den progressive komprimeringen av kromatin. Denne kondensasjonen av kromosomene begynner med fosforylering av histon-H1-molekyler ved hjelp av MPF-kinasen.

Kondensasjonsprosessen består av sammentrekning og dermed reduksjon av størrelsen på kromosomene. Dette skjer på grunn av viklingen av kromatinfibrene, og produserer lettere forskyvbare strukturer (mitotiske kromosomer).

Kromosomer som tidligere ble duplisert i S-perioden av cellecyklusen, oppnådde et dobbeltfilamentutseende, kalt søsterkromatider, idet filamentene holdes sammen gjennom et område som kalles sentromere. I denne fasen forsvinner nukleolene også.

Formasjon av mitotisk spindel

Under profasen dannes den mitotiske spindelen, som består av mikrotubuli og proteiner som utgjør et sett med fibre.

Når spindelen dannes, demonteres mikrotubuli av cytoskelettet (ved å deaktivere proteiner som opprettholder deres struktur), og tilveiebringer det nødvendige materiale for dannelsen av nevnte mitotiske spindel.

Centrosomet (en organel uten membran, funksjonell i cellesyklusen), duplisert ved grensesnittet, virker som monteringsenheten til spindelmikrotubuli. I dyreceller har sentrosomet et par centrioler i midten; men disse er fraværende i de fleste planteceller.

De dupliserte sentrosomene begynner å skille fra hverandre mens mikrotubuli av spindelen samles i hver av dem, begynner å migrere mot motsatte ender av cellen.

På slutten av profasen begynner rupturen av den atomiske konvolutten, som forekommer i separate prosesser: demontering av kjernefysiske porer, atomlaminatene og kjernefysiske membraner. Denne pause gjør at mitotisk spindel og kromosomene kan begynne å interagere.

prometafase

I dette stadiet har kjernefysisk konvolutt blitt helt fragmentert, slik at spindelmikrotubuli invaderer dette området, interagerer med kromosomene. De to sentrosomene har skilt, hver lokalisert ved polene i den mitotiske spindelen, i motsatte ender av cellene.

Nå, mitotiske spindel mikrotubuli omfatter (som strekker seg fra hver sentrosomen mot sentrum av cellen), centrosomer, og et par asters (strukturer med kort radial fordeling av mikrotubuler, som distribuerer fra hver sentrosomen).

Kromatidene utviklet hver, en spesialisert proteinstruktur, kalt kinetochore, plassert i sentromeren. Disse kinetoforene ligger i motsatt retning, og noen mikrotubuli, kalt kinetochore mikrotubuli, holder seg til dem..

Disse mikrotubuli festet til kinetochoren begynner å bevege seg til kromosomet fra slutten av hvilket de strekker seg; noen fra en pol og andre fra den motsatte polen. Dette skaper en "pull and shrink" -effekt som, når den stabiliseres, tillater kromosomet å ende opp mellom endene av cellen.

meta

I metafasen ligger sentrosomene i motsatte ender av cellene. Spindelen viser en klar struktur, i hvis senter kromosomene er plassert. Sentromerer av nevnte kromosomer er festet til fibrene og rettet inn i et imaginært plan kalt metafaseplate.

Kinetikkene til kromatidene er fortsatt festet til kinetofor-mikrotubuli. Mikrotubuli som ikke holder seg til kinetoforene og strekker seg fra motstående poler av spindelen, samhandler nå med hverandre. På dette tidspunktet er mikrotubuli fra astrene i kontakt med plasmamembranen.

Denne veksten og samspillet mellom mikrotubuli, fullfører strukturen til den mitotiske spindelen, og gir den et "fugl bur" utseende..

Morfologisk er denne fasen den som ser mindre endringer, så det ble regnet som en hvilepase. Imidlertid, selv om de ikke er lett merkbare, forekommer mange viktige prosesser i den, så vel som å være det lengste stadiet av mitose..

anaphase

Under anafase begynner hvert kromatidpar å separere (ved å inaktivere proteiner som holder dem sammen). Separate kromosomer flytter til motsatte ender av cellen.

Denne overføringsbevegelsen skyldes forkortelsen av kinetochore mikrotubuli, og genererer en "pull" -effekt som forårsaker at hvert kromosom beveger seg fra sin sentromere. Avhengig av plasseringen av sentromeren på kromosomet, kan det ta en bestemt form som V eller J under forskyvningen..

Mikrotubuli ikke festet til kinetochoren, vokse og forlenge ved vedheft av tubulin (protein) og ved virkningen av motorproteiner som beveger seg på dem, slik at kontakten mellom dem kan stoppe. Når de beveger seg bort fra hverandre, gjør spindelens poler det også, forlenger cellen.

På slutten av denne fasen er grupper av kromosomer plassert i motsatte ender av den mitotiske spindelen, slik at hver ende av cellen forblir med et komplett og ekvivalent sett med kromosomer..

telofase

Telofase er den siste fasen av atomavdelingen. Kininkjernen mikrotubuli disintegreres mens polar mikrotubuli lengter ytterligere.

Nukleærmembranen begynner å danne seg rundt hvert sett med kromosomer, ved hjelp av nukleære konvoluttene til stamcellen, som var som vesikler i cytoplasmaen.

I dette stadiet dekomponeres kromosomene som er i cellulære poler helt på grunn av de fosforylering av histon (H1) molekylene. Dannelsen av elementene i den nukleare membranen styres av flere mekanismer.

Under anafase ble mange av de fosforylerte proteiner i profasen dephosphorylert. Dette tillater at i begynnelsen av telofasen begynner atomvesikler å reassemble, assosiere med overflaten av kromosomene.

På den annen side er atomkjernen pusset sammen slik at pumpingen av kjernekraftproteiner. Proteinene i det nukleare lamina er dephosphorylert, slik at de kan knytte igjen for å fullføre dannelsen av nevnte nukleære lamina.

Til slutt, etter at kromosomene er fullstendig dekondensert, reinigeres RNA-syntesen, danner nukleolene igjen og fullfører dannelsen av de nye interfase-kjernene i dattercellene.

cytokinese

Cytokinesis er tatt som en hendelse som er skilt fra kjernefysiske divisjonen, og vanligvis i typiske celler følger prosessen med cytoplasmatisk deling av hver mitose, som begynner i anafasen. Flere studier har vist at i noen embryoer forekommer flere kjernefysiske divisjoner før cytoplasmatisk deling.

Prosessen begynner med utseendet til et spor eller spor som er merket i metafaseplaten, slik at delingen skjer mellom grupper av kromosomer. Spaltens sted er angitt av den mitotiske spindelen spesifikt, mikrotubuli av asters.

I den merkede spalten er en serie av mikrofilamenter som danner en ring rettet mot den cytoplasmatiske siden av cellemembranen, bestående i stor grad av aktin og myosin. Disse proteinene samhandler med hverandre slik at sammentrekningen av ringen rundt sporet.

Denne sammentrekning genereres ved glidning av filamenter av disse proteinene, når de interagerer med hverandre, på samme måte som de gjør for eksempel i muskelvev.

Sammentrekningen av ringen blir forsterket ved å utøve en "klemme" -effekt som til slutt deler stamcellen, slik at det blir mulig å separere dattercellene med deres utviklende cytoplasmatiske innhold.

Cytokinesis i planteceller

Planteceller har en cellevegg, så deres prosess med cytoplasmatisk deling er forskjellig fra det som tidligere ble beskrevet og begynner i telofase.

Dannelsen av en ny cellevegg begynner når mikrotubuli av restspindelen samles, som utgjør fragmoplast. Denne sylindriske strukturen er dannet av to sett med mikrotubuli som er forbundet i sine ender, og hvis positive poler er innebygd i en elektronisk plate i ekvatorialplanet.

Små vesikler fra Golgi-apparatet, fylt med forløperne til celleveggen, beveger seg gjennom mikrotubuli fra fragmoplast til ekvatorialområdet, som kombinerer for å danne en celleplate. Innholdet av vesiklene er segregert i denne platen når det vokser.

Platen vokser, fusing med plasmamembranen langs cellens perimeter. Dette skjer på grunn av konstant omlegging av mikrotubuli fra fragmoplast i periferien av platen, slik at flere vesikler kan bevege seg mot dette planet og tømme innholdet.

På denne måten oppstår cytoplasmatisk separasjon av datterceller. Endelig tillater innholdet i celleplaten sammen med cellulosemikrofiberene i den, å fullføre dannelsen av den nye celleveggen.

funksjoner

Mitose er en mekanisme for deling i celler, og er en del av en av faser av cellesyklusen i eukaryoter. På en enkel måte kan vi si at hovedprosessen til denne prosessen er reproduksjon av en celle i to datterceller.

For unicellular organismer betyr celledeling generering av nye individer, mens for multisellulære organismer er denne prosessen en del av veksten og ordentlig funksjon av hele organismen (celledeling genererer vevsutvikling og vedlikehold av strukturer).

Prosessen med mitose aktiveres i henhold til organisasjonens krav. I pattedyr begynner for eksempel at røde blodlegemer (erytrocytter) deler seg og danner flere celler når kroppen trenger en bedre oksygenopptak. På samme måte reproduserer hvite blodlegemer (leukocytter) når det er nødvendig å bekjempe en infeksjon.

I motsetning til dette, er noen spesialiserte dyrceller, nesten ikke prosessen med mitose eller svært langsom. Et eksempel på dette er nerveceller og muskelceller).

Generelt er de celler som er en del av det bindende og strukturelle vevet til organismen, og hvis reproduksjon bare er nødvendig når noen celler har noe defekt eller forverring og må byttes ut.

Regulering av cellevekst og divisjon.

Kontrollsystemet for vekst og cellefordeling er mye mer komplekst i multicellulære organismer enn i unicellulære organismer. I sistnevnte er reproduksjon i utgangspunktet begrenset av tilgjengeligheten av ressurser.

I dyreceller stoppes divisjonen til det er et positivt signal som aktiverer denne prosessen. Denne aktiveringen kommer i form av kjemiske signaler fra nabo-celler. Dette gjør det mulig å forhindre ubegrenset vekst av vev og reproduksjon av defekte celler, som kan skade organismens liv alvorlig..

En av mekanismene som styrer cellemultiplikasjon er apoptose, hvor en celle dør (på grunn av produksjon av visse proteiner som aktiverer selvdestruksjon) hvis den gir betydelig skade eller er infisert av et virus.

Det er også regulering av celleutvikling gjennom inhibering av vekstfaktorer (som for eksempel proteiner). Dermed forblir cellene i grensesnittet, uten å fortsette til M-fasen av cellesyklusen.

Organer som bærer det ut

Prosessen med mitose utføres i det store flertallet av eukaryotiske celler, fra encellede organismer som gjær, som bruker den som aseksuell reproduksjonsprosess, til komplekse multisellulære organismer som planter og dyr.

Selv om cellesyklusen generelt er den samme for alle eukaryotiske celler, er det bemerkelsesverdige forskjeller mellom encellede og multicellulære organismer. I den tidligere er veksten og delingen av cellene favorisert av naturlig utvalg. I multicellulære organismer er spredning begrenset av strenge kontrollmekanismer.

I encellede organismer forekommer reproduksjon på en akselerert måte, siden cellesyklusen opererer konstant og dattercellene går raskt inn mot mitose for å fortsette med denne syklusen. Mens cellene i multicellulære organismer tar betydelig lengre tid å vokse og dele seg.

Det er også noen forskjeller mellom de mitotiske prosesser av plante- og dyreceller, som i noen av fasene i denne prosessen, men i prinsippet fungerer mekanismen på en lignende måte i disse organismene.

Cell divisjon i prokaryote celler

Generelt vokser og deles prokaryote celler i raskere enn eukaryotiske celler.

Organer med prokaryotiske celler (vanligvis unicellulære eller i noen tilfeller multisellulære) mangler en nukleær membran som isolerer det genetiske materialet inne i en kjerne, så det er spredt i cellen, i et område kalt nukleoid. Disse cellene har et sirkulært hovedkromosom.

Cellefordelingen i disse organismer er da mye mer direkte enn i eukaryotiske celler, mangler den beskrevne mekanismen (mitose). I dem utføres reproduksjon av en prosess som kalles binær fisjon, hvor DNA-replikasjon begynner på et bestemt sted i det sirkulære kromosomet (opprinnelsessted for replikasjon eller OriC).

To opprinnelser dannes da som migrerer til motsatte sider av cellen når replikering oppstår, og cellen strekker seg til dobbelt så stor som den. Ved slutten av replikasjonen, vokser cellemembranen inn i cytoplasma, og deler stamcellen i to døtre med samme genetiske materiale.

Evolusjon av mitose

Utviklingen av eukaryotiske celler medførte økt kompleksitet i genomet. Dette innebar utvikling av mer utførlige divisjonsmekanismer.

Hva førte til mitose?

Det er hypoteser som sier at bakteriedivisjonen er forløpermekanismen for mitose. Et forhold har blitt funnet mellom proteiner assosiert med binær fisjon (som kan være de som forankrer kromosomene til bestemte steder i datterens plasmamembran) med tubulin og actin av eukaryotiske celler.

Noen studier peker på visse særegenheter i delingen av moderne enhjørlige protister. I dem forblir kjernemembranen intakt under mitose. De replikerte kromosomene forblir forankret til bestemte steder i denne membranen, separerer når kjernen begynner å strekke seg under celledeling.

Dette viser noen tilfeldighet med prosessen med binær fisjon, hvor de replikerte kromosomer fester til bestemte steder på cellemembranen. Hypotesen sier at protister som presenterer denne kvaliteten i løpet av deres celledeling, kunne ha opprettholdt denne egenskapen til en forfedrecelle av prokaryotype.

Foreløpig har forklaringer ikke blitt utviklet, men hvorfor i de eukaryote celler av multicellulære organismer er det nødvendig at atomkemien disintegrerer under prosessen med celledeling.

referanser

  1. Albarracín, A., & Telulón, A.A. (1993). Celleteori i det nittende århundre. AKAL utgaver.
  2. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberth, K., & Walter, P. (2008). Molekylærbiologi av cellen. Garland Science, Taylor og Francis Group.
  3. Campbell, N., & Reece, J. (2005). Biologi 7th utgave, AP.
  4. Griffiths, A.J., Lewontin, R.C., Miller, J.H., & Suzuki, D.T. (1992). Introduksjon til genetisk analyse. McGraw-Hill Interamericana.
  5. Karp, G. (2009). Cell- og molekylærbiologi: konsepter og eksperimenter. John Wiley & Sons.
  6. Lodish, H., Darnell, J.E., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M. P., & Matsudaira, P. (2008). Mollecular cellebiologi. Macmillan.
  7. Segura-Valdez, M. D. L., Cruz-Gomez, S. D. J., López-Cruz, R., Zavala, G., & Jiménez-García, L. F. (2008). Visualisering av mitose med atomkraftmikroskop. TIPS. Magasin spesialisert seg på kjemisk-biologiske fag, 11 (2), 87-90.