Mitózis fázisok és azok jellemzői, funkciói és organizmusai

az mitózis ez egy sejtosztódási folyamat, ahol a sejt genetikailag azonos lánysejteket termel; minden egyes sejt esetében két azonos lányú, azonos kromoszóma-töltéssel rendelkező leány születik. Ez az osztás az eukarióta szervezetek szomatikus sejtjeiben történik.

Ez az eljárás az eukarióta szervezetek sejtciklusának egyik fázisa, amely 4 fázisból áll: S (DNS-szintézis), M (sejtosztódás), G1 és G2 (köztes fázisok, ahol mRNS-ek és fehérjék termelődnek) . A G1, G2 és S fázisokat együttesen interfésznek tekintjük. A sejtciklus utolsó szakasza a nukleáris és citoplazmatikus szétválasztás (mitózis és citokinézis).

Molekuláris szinten a mitózist az MPF (Maturation Promoting Factor) nevű kináz (fehérje) aktiválása és a sejtek jelentős számú fehérje komponenseinek foszforilációja jelenti. Ez utóbbi lehetővé teszi a sejt számára, hogy bemutassa a megosztási folyamat végrehajtásához szükséges morfológiai változásokat.

A mitózis asszexuális folyamat, mivel a progenitor sejt és leányai pontosan ugyanazt a genetikai információt tartalmazzák. Ezek a sejtek diploidokként ismertek, mivel a teljes kromoszóma-töltést hordozzák (2n)..

A Meiosis viszont a sejtosztódás folyamata, amely szexuális reprodukciót eredményez. Ebben a folyamatban egy diploid őssejt replikálja kromoszómáit, majd kétszer osztja egymás után (anélkül, hogy genetikai információit replikálná). Végül 4 lányú sejtet generálnak, amelyek csak a fele a kromoszóma töltésnek, amit haploidnak (n) nevezünk..

index

• 1 A mitózis általánossága
• 2 Milyen jelentősége van ennek a folyamatnak?
• 3 Fázisok és jellemzőik
  • 3.1 Profáz
  • 3.2 Prometafázis
  • 3.3 Metafázis
  • 3.4 Anafázis
  • 3.5 Telofázis
  • 3.6 Citokinézis
  • 3.7 A citokinézis növényi sejtekben
• 4 Funkciók
• 5 A sejtek növekedésének és megosztottságának szabályozása.
• 6 A végrehajtó szervezetek
• 7 A sejtek osztódása prokarióta sejtekben
• 8 A mitózis fejlődése
  • 8.1. Mi megelőzte a mitózist?
• 9 Referenciák

A mitózis általánosságai

Az egysejtű szervezetekben a mitózis általában olyan, mint a progenitorjukhoz nagyon hasonló lánysejteket termel. Ezzel ellentétben, a többsejtű lények fejlesztése során ez a folyamat két különböző tulajdonságú sejtből származhat (annak ellenére, hogy genetikailag azonosak)..

Ez a sejt-differenciálódás a többsejtű szervezeteket alkotó különböző sejttípusokat eredményezi.

Egy szervezet élettartama alatt a sejtciklus folyamatosan folyik, folyamatosan új sejteket képezve, amelyek viszont növekednek és felkészülnek a mitózisra való felosztásra..

A növekedést és a sejtosztódást olyan mechanizmusok szabályozzák, mint az apoptózis (programozott sejthalál), amely lehetővé teszi az egyensúly fenntartását, megakadályozza a szövetek túlzott növekedését. Ily módon biztosítható, hogy a hibás sejteket új sejtekkel helyettesítsük a szervezet követelményeinek és igényeinek megfelelően.

Mi a jelentősége ennek a folyamatnak?

A reprodukálási képesség az összes szervezet (az egysejtű és a többsejtű) és az azt alkotó sejtek egyik legfontosabb jellemzője. Ez a minőség lehetővé teszi a genetikai információk folytonosságának biztosítását.

A mitózis és a meiózis folyamatainak megértése alapvető szerepet játszott a szervezetek érdekes sejtjellemzőinek megértésében. Például, az a tulajdonsága, hogy a kromoszómák számát egy sejtről a másikra állandóan tartják az egyén és ugyanazon faj egyének között.

Ha valamilyen vágást vagy sebet szenvedünk a bőrünkben, megfigyeljük, hogy néhány nap múlva helyreáll a sérült bőr. Ez a mitózis folyamatának köszönhető.

Fázisok és jellemzőik

Általában a mitózis az eukarióta sejtekben ugyanazokat a folyamatokat követi (fázisok). Ezekben a fázisokban számos morfológiai változás következik be a sejtben. Ezek között a kromoszómák kondenzációja, a nukleáris membrán szakadása, a sejtek extracelluláris mátrixtól való elválasztása és más sejtek, valamint a citoplazma megosztása..

Bizonyos esetekben a nukleáris felosztás és a citoplazmatikus szétválasztás külön fázisnak tekinthető (mitózis és citokinézis)..

A folyamat jobb tanulmányozása és megértése érdekében hat (6) fázist jelöltek meg: propázt, prometafázt, metafázt, anafázt és telofázt, a citokinézist hatodik fázisnak tekintik, amely az anafázis során kezd kialakulni..

Ezeket a fázisokat a tizenkilencedik század óta tanulmányozták a fénymikroszkópon keresztül, így ma már könnyen felismerhetők a sejt morfológiai jellemzői, például a kromoszóma kondenzációja és a mitotikus orsó kialakulása alapján..

prophase

A próféta a sejtosztódás első látható megnyilvánulása. Ebben a fázisban a kromatinok progresszív tömörödése következtében megkülönböztethető formában láthatók a kromoszómák megjelenése. Ez a kromoszómák kondenzációja a hiszton H1 molekulák foszforilációjával kezdődik az MPF kináz által.

A kondenzációs folyamat a kromoszómák összehúzódásából és ennek következtében a nagyságrendjének csökkenéséből áll. Ez a kromatinszálak tekercsének köszönhető, így könnyebben elmozdítható struktúrák keletkeznek (mitotikus kromoszómák)..

A sejtciklus S-periódusában korábban megkettőzött kromoszómák kettős szálas megjelenést kapnak, amelyet testvér-kromatidnak neveznek, az említett szálakat a centromere nevű régióban tartják össze. Ebben a fázisban a nukleolok is eltűnnek.

A mitotikus orsó kialakulása

A próféta során a mitotikus orsó képződik, amely mikrotubulusokból és fehérjékből áll, amelyek szálakból állnak..

Az orsó kialakításakor a citoszkeleton mikrotubulusait lebontják (a szerkezetüket megtartó fehérjék dezaktiválásával), biztosítva a szükséges anyagot a mitotikus orsó kialakításához..

A centroszóm (a sejtciklusban funkcionálisan funkcionális, membrán nélküli funkcionális), az interfészen duplikált, az orsó-mikrotubulusok összeszerelő egysége. Állati sejtekben a centroszómában van egy centriol pár a középen; de ezek a legtöbb növényi sejtben hiányoznak.

A párhuzamos centroszómák egymástól elkülönülnek, míg az orsó mikrotubulusai mindegyikükben össze vannak kötve, kezdve a sejt ellentétes végei felé vándorolni.

A próféta végén a nukleáris boríték szakadása külön folyamatokban kezdődik: a nukleáris pórus, a nukleáris lamina és a nukleáris membránok szétszerelése. Ez a szünet lehetővé teszi a mitotikus orsó és a kromoszómák kölcsönhatását.

prometafázis

Ebben a szakaszban a nukleáris boríték teljesen széttöredezett, így az orsó-mikrotubulusok behatolnak erre a területre, és kölcsönhatásba lépnek a kromoszómákkal. A két centroszóma egymástól a mitotikus orsó pólusai mentén szétválasztották a sejtek ellentétes végein.

Most a mitotikus orsó mikrotubulusokat tartalmaz (amelyek mindegyik centroszómától a sejt közepéig terjednek), centroszómákat és egy pár asztmát (a rövid mikrotubulusok sugárirányú eloszlású szerkezetei, amelyek minden centroszomból kibontakoznak).

A kromatidok mindegyike kialakult, egy speciális fehérjeszerkezet, amelyet kinetochore-nak neveztek, a centromere-ben. Ezek a kinetokhorok ellentétes irányban helyezkednek el, és néhány mikrotubulus, melyet kinetochore mikrotubulusnak neveznek, betartják őket..

Ezek a mikrotubulusok, amelyek a kinetochore-hoz vannak csatlakoztatva, a kromoszómába mozognak, amiből végül kiterjednek; az egyik pólusból és másokból az ellenkező pólusból. Ez létrehoz egy "húzó és zsugorodó" hatást, amely stabilizálva lehetővé teszi, hogy a kromoszóma a cella végei közé kerüljön.

metafázis

A metafázisban a centroszómák a sejtek ellentétes végein helyezkednek el. Az orsó világos szerkezetet mutat, amelynek középpontjában a kromoszómák találhatók. Az említett kromoszómák centromerjeit rögzítjük a szálakhoz és egy metafázis lemez nevű képzeletbeli síkba igazítjuk.

A kromatidok kinetocorjai még mindig kapcsolódnak a kinetochore mikrotubulusokhoz. A mikrotubulusok, amelyek nem tapadnak a kinetokhorokhoz, és az orsó ellentétes pólusaiból nyúlnak, most kölcsönhatásba lépnek egymással. Ezen a ponton az aszférákból származó mikrotubulusok érintkeznek a plazmamembránnal.

Ez a mikrotubulusok növekedése és kölcsönhatása kiegészíti a mitotikus orsó szerkezetét, és "madár ketrec" megjelenését adja..

Morfológiailag ez a fázis az, amely kevésbé változik, így pihenőfázisnak tekinthető. Annak ellenére, hogy nem könnyen észrevehetőek, számos fontos folyamat folyik benne, és a mitózis leghosszabb szakasza..

anafázist

Az anafázis során minden egyes kromatidpár elkülönül (azáltal, hogy inaktiválja azokat a fehérjéket, amelyek együtt tartják őket). Az elválasztott kromoszómák a sejt ellentétes végeire mozognak.

Ez a migrációs mozgás a kinetochore mikrotubulusok rövidítéséből adódik, ami "húzó" hatást eredményez, ami minden kromoszómát a centromerejéből mozgat. Attól függően, hogy a centromere a kromoszómán helyezkedik el, eltolódása során egy adott formában V vagy J lehet..

Mikrotubulusok, amelyek nem kapcsolódnak a kinetochore-hoz, növekednek és megnyúlnak a tubulin (fehérje) tapadásával és a motoros fehérjék hatásával, amelyek azokra lépnek, lehetővé téve a közöttük lévő érintkezést. Ahogy elhúzódnak egymástól, az orsó pólusai is ezt teszik, meghosszabbítva a cellát.

Ennek a fázisnak a végén a kromoszómák csoportjai a mitotikus orsó ellentétes végein helyezkednek el, úgyhogy a cella mindkét vége egy teljes és egyenértékű kromoszómákkal rendelkezik..

telofase

A telofáz a nukleáris osztály utolsó fázisa. A kinetochore mikrotubulusok szétesnek, míg a poláris mikrotubulusok tovább meghosszabbodnak.

A nukleáris membrán a kromoszómák minden egyes csoportja köré alakul, a progenitor sejt nukleáris burkolatainak felhasználásával, amelyek olyanok voltak, mint a citoplazmában..

Ebben a szakaszban a sejtoszlopokban lévő kromoszómák teljesen dekondenzálódnak a hiszton (H1) molekulák defoszforilációja miatt. A nukleáris membrán elemeinek kialakulását több mechanizmus irányítja.

Az anafázis során a foszforilált fehérjék közül sok a foszforilezés során. Ez lehetővé teszi, hogy a telofázis elején a nukleáris hólyagok újra összeszedjenek, és a kromoszómák felületéhez kapcsolódjanak.

Másrészt a nukleáris pórus újból össze van állítva, lehetővé téve a nukleáris fehérjék pumpálását. A nukleáris lamina fehérjék defoszforilálódnak, lehetővé téve, hogy újra kapcsolódjanak, hogy befejezzék a nukleáris lamina képződését..

Végül, miután a kromoszómák teljesen dekondenzálódtak, az RNS-szintézis újraindul, újra kialakul a nukleol, és befejezi a lánysejtek új interfázisú magjainak kialakulását.

citokinezis

A citokinézist a nukleáris osztálytól elkülönített eseménynek tekintik, és általában a tipikus sejtekben a citoplazmatikus osztódás folyamata minden egyes mitózishoz kapcsolódik, az anafázistól kezdve. Számos tanulmány kimutatta, hogy néhány embrióban több nukleáris osztódás következik be a citoplazmatikus felosztás előtt.

A folyamat egy olyan horony vagy horony megjelenésével kezdődik, amely a metafázis lemez síkjában van megjelölve, biztosítva, hogy az osztódás a kromoszóma-csoportok között történik. A hasadék helyét kifejezetten a mitotikus orsó jelzi, az őszirózsák mikrotubulusai.

A megjelölt hasítékban egy sor mikrofilamentum képződik, amely egy gyűrűt irányít a sejtmembrán citoplazmatikus oldala felé, amely főként aktinból és miozinból áll. Ezek a fehérjék kölcsönhatásba lépnek egymással, lehetővé téve a gyűrű összehúzódását a horony körül.

Ezt a összehúzódást ezeknek a fehérjéknek a szálainak csúsztatása képezi, amikor kölcsönhatásba lépnek egymással, ugyanúgy, mint például az izomszövetekben..

A gyűrű összehúzódása elmélyül egy "szorító" hatás alkalmazásával, amely végül megosztja a progenitor sejtet, lehetővé téve a lánysejtek szétválasztását a fejlődő citoplazmatikus tartalommal.

A citokinézis növényi sejtekben

A növényi sejtek sejtsejtekkel rendelkeznek, így a citoplazmatikus osztódásuk folyamata eltér a korábban leírtaktól, és telofázisban kezdődik..

Egy új sejtfal kialakulása akkor kezdődik, amikor a maradék orsó mikrotubulusai össze vannak kötve, ami a fragmoplasztot alkotja. Ezt a hengeres szerkezetet két mikrotubulus-készlet alkotja, amelyek a végükön vannak összekötve, és amelyek pozitív pólusai az egyenlítő síkban egy elektronikus lemezbe vannak ágyazva.

A Golgi készülékből származó kis hólyagok, amelyek tele vannak a sejtfal prekurzoraival, áthaladnak a fragmoplaszt mikrotubulusaiban az egyenlítői régióba, és egy sejtlemezt képeznek. A hólyagok tartalma ebben a lemezben elkülönül, amikor nő.

Ez a lemez növekszik, a sejtmembránnal együtt a sejtmembránon keresztül olvad. Ez a fragmoplaszt mikrotubulusainak a lemez perifériáján történő állandó átrendeződésének következménye, ami lehetővé teszi, hogy több hólyag mozogjon a sík felé, és üres legyen a tartalmuk.

Ily módon a lánysejtek citoplazmatikus elválasztása következik be. Végül a sejtlemez tartalma a benne lévő cellulóz-mikroszálakkal lehetővé teszi az új sejtfal kialakulását.

funkciók

A mitózis az osztódás mechanizmusa a sejtekben, és része az eukarióták sejtciklusának egyik fázisának. Egyszerű módon azt mondhatjuk, hogy ennek a folyamatnak a fő funkciója egy sejt reprodukálása két lányos sejtben.

Egysejtű szervezetek esetében a sejtosztódás az új egyének generációját jelenti, míg a többsejtű szervezetek számára ez a folyamat az egész szervezet növekedésének és megfelelő működésének része (a sejtek osztódása szöveti fejlődést és szerkezeti karbantartást generál).

A mitózis folyamata a szervezet igényei szerint aktiválódik. Az emlősökben például a vörösvérsejtek (eritrociták) egyre több sejtet alkotnak, amikor a szervezetnek jobb oxigénfelvételre van szüksége. Hasonlóképpen, a fehérvérsejtek (leukociták) a fertőzés elleni küzdelemhez szükségesek.

Ezzel szemben néhány speciális állati sejt, gyakorlatilag hiányzik a mitózis folyamata, vagy nagyon lassú. Erre példa az idegsejtek és az izomsejtek..

Általában azok a sejtek, amelyek a szervezet kötőszöveti és szerkezeti szövetének részét képezik, és amelyek reprodukciója csak akkor szükséges, ha néhány sejtnek valamilyen hibája vagy romlása van, és ki kell cserélni őket..

A sejtek növekedésének és megosztottságának szabályozása.

A növekedés és a sejtosztódás kontrollrendszere sokkal összetettebb a többsejtű szervezetekben, mint az egysejtű szervezetekben. Ez utóbbi esetben a reprodukciót alapvetően az erőforrások rendelkezésre állása korlátozza.

Az állati sejtekben az osztódást addig állítják le, amíg egy pozitív jel nem aktiválódik. Ez az aktiválás a szomszédos sejtekből származó kémiai jelek formájában jön létre. Ez megakadályozza a szövetek korlátlan növekedését és a hibás sejtek reprodukálását, ami súlyosan károsíthatja a szervezet életét..

Az egyik olyan mechanizmus, amely a sejtek szaporodását szabályozza, az apoptózis, ahol egy sejt meghal (az önpusztítást aktiváló bizonyos fehérjék termelése miatt), ha jelentős kárt okoz vagy vírusfertőzött.

A növekedési faktorok (például fehérjék) gátlása révén a sejtek fejlődése is szabályozható. Így a sejtek az interfészben maradnak anélkül, hogy a sejtciklus M fázisába lépnének.

Szervezetek, amelyek végrehajtják

A mitózis folyamata az eukarióta sejtek túlnyomó többségében, egysejtű organizmusokból, mint például élesztőből származik, amely asszexuális szaporodási folyamatként használatos, összetett többsejtű szervezetekhez, például növényekhez és állatokhoz.

Bár általában a sejtciklus minden eukarióta sejt esetében megegyezik, jelentős különbségek vannak az egysejtű és a többsejtű szervezetek között. Az előbbiekben a természetes szelekció kedvez a sejtek növekedésének és megosztottságának. A többsejtű szervezetekben a proliferációt szigorú kontrollmechanizmusok korlátozzák.

Egysejtű szervezetekben a szaporodás felgyorsult, mivel a sejtciklus folyamatosan működik, és a lányok sejtjei gyorsan elindulnak a mitózis felé, hogy folytassák ezt a ciklust. Míg a többsejtű szervezetek sejtjei jelentősen hosszabb ideig tartanak, hogy növekedjenek és megoszlanak.

A növényi és állati sejtek mitotikus folyamatai között is vannak különbségek, mint a folyamat egyes fázisaiban, azonban elvben a mechanizmus hasonló módon működik ezekben a szervezetekben..

A sejtek osztódása prokarióta sejtekben

Általában a prokarióta sejtek növekednek és gyorsabban oszlanak el, mint az eukarióta sejtek.

A prokarióta sejtekkel (általában egysejtű vagy néhány esetben többsejtű) rendelkező szervezeteknek nincs nukleáris membránja, amely izolálja a genetikai anyagot egy magban, így a sejtben diszpergálódik egy nukleoid nevű területen. Ezek a sejtek kör alakú fő kromoszómát tartalmaznak.

Ezekben a szervezetekben a sejtosztódás sokkal közvetlenebb, mint az eukarióta sejtekben, és nincs a leírt mechanizmus (mitózis). Ezekben a szaporodást egy bináris hasadási folyamatnak nevezzük, ahol a DNS replikáció a körkörös kromoszóma egy adott helyén kezdődik (replikációs origó vagy OriC)..

Ezután két eredet jön létre, amelyek a sejt ellentétes oldalaira vándorolnak, a replikáció megtörténik, és a sejt kétszerese a méretének. A replikáció végén a sejtmembrán a citoplazmába nő, és a progenitor sejtet két, azonos genetikai anyaggal rendelkező lányra osztják fel..

A mitózis fejlődése

Az eukarióta sejtek fejlődése magával hozta a genom bonyolultságának növekedését. Ez magában foglalta a bonyolultabb megosztási mechanizmusok kialakítását.

Mi megelőzte a mitózist?

Vannak olyan hipotézisek, amelyek szerint a bakteriális felosztás a mitózis elődje. A bináris hasadással összefüggő fehérjék (amelyek lehetnek olyanok, amelyek a kromoszómákat a lánya plazmamembránjának specifikus helyeihez rögzítik) összefüggést találtak az eukarióta sejtek tubulinnal és aktinnal..

Egyes tanulmányok rávilágítanak a modern egysejtű protisták megosztásának bizonyos sajátosságaira. Ezekben a nukleáris membrán változatlan marad a mitózis alatt. A replikált kromoszómák ennek a membránnak bizonyos helyeihez rögzítve maradnak, elválasztva, amikor a mag elkezd feszülni a sejtmegosztás során.

Ez egybeesik a bináris hasadással, ahol a replikált kromoszómák a sejtmembrán bizonyos pontjaihoz kapcsolódnak. A hipotézis azt állítja, hogy a protisztusok, amelyek ezt a minőséget mutatják a sejtfelosztás során, fenntarthatták ezt a prokarióta típusú őssejt jellegzetességét..

Jelenleg még nem fejlesztették ki a magyarázatokat, miért szükséges a többsejtű szervezetek eukarióta sejtjeiben, hogy a nukleáris membrán szétesik a sejtosztódás folyamata során.

referenciák

1. Albarracín, A. és Telulón A. A. (1993). Sejtelmélet a 19. században. AKAL kiadások.
2. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberth, K. és Walter, P. (2008). A sejt molekuláris biológiája. Garland Science, Taylor és Francis Group.
3. Campbell, N., & Reece, J. (2005). Biológia 7^th kiadás, AP.
4. Griffiths, A. J., Lewontin, R.C., Miller, J.H., & Suzuki, D.T. Bevezetés a genetikai elemzésbe. McGraw-Hill Interamericana.
5. Karp, G. (2009). Sejt- és molekuláris biológia: fogalmak és kísérletek. John Wiley & Sons.
6. Lodish, H., Darnell, J. E., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Scott, M. P. és Matsudaira, P. (2008). Mollecularis sejtbiológia. Macmillan.
7. Segura-Valdez, M. D. L., Cruz-Gómez, S. D. J., López-Cruz, R., Zavala, G., és Jiménez-García, L. F. (2008). A mitózis megjelenítése az atomi erő mikroszkóppal. TIP. Kémiai-biológiai tudományokra szakosodott magazin, 11 (2), 87-90.