Mytoser faser og deres egenskaber, funktioner og organismer

den mitose det er en proces af celledeling, hvor en celle producerer genetisk identiske datterceller; for hver celle genereres to "døtre" med samme kromosomladning. Denne opdeling finder sted i de somatiske celler af eukaryote organismer.

Denne proces er en af ​​de stadier af cellecyklussen af ​​eukaryote organismer, som består i 4 faser: S (DNA-syntese), M (celledeling), G1 og G2 (mellemstadier hvor mRNA'erne og proteiner produceret) . Sammen betragtes faser G1, G2 og S som en grænseflade. Cytoplasmatisk og kernedeling (mitose og cytokinese) danner den sidste fase af cellecyklussen.

På molekylær niveau initieres mitose ved aktiveringen af ​​en kinase (protein) kaldet MPF (modningsfremmende faktor) og den deraf følgende phosphorylering af et signifikant antal proteinkomponenter i cellen. Sidstnævnte gør det muligt for cellen at præsentere de morfologiske ændringer, der er nødvendige for at udføre divisionsprocessen.

Mitose er en aseksuel proces, da stamcellen og dens døtre har nøjagtig samme genetiske informationer. Disse celler er kendt som diploider, fordi de bærer den komplette kromosomale ladning (2n).

Meiosis er på den anden side processen med celledeling, der giver anledning til seksuel reproduktion. I denne proces replikerer en diploid stamcelle sine kromosomer og divideres derefter to gange i træk (uden at gentage sin genetiske information). Endelig genereres 4 datterceller med kun halvdelen af ​​kromosomladningen, der kaldes haploid (n).

indeks

• 1 Generaliteter af mitose
• 2 Hvad er relevansen af ​​denne proces?
• 3 faser og deres egenskaber
  • 3.1 Profase
  • 3.2 Prometafase
  • 3.3 metafase
  • 3,4 anafase
  • 3,5 telofase
  • 3,6 cytokinesis
  • 3.7 Cytokinesis i planteceller
• 4 funktioner
• 5 Regulering af cellevækst og opdeling.
• 6 Organisationer, der udfører det
• 7 celledeling i prokaryote celler
• 8 Evolution af mitose
  • 8.1 Hvad førte mitosis?
• 9 Referencer

Generaliteter af mitose

Mitose i encellulære organismer producerer normalt datterceller meget ligner deres forfædre. I modsætning hertil under udviklingen af ​​flercellede væsener, kan denne proces forårsage to celler med nogle forskellige funktioner (trods bliver genetisk identiske).

Denne celledifferentiering giver anledning til de forskellige celletyper, der udgør de multicellulære organismer.

Under livet af en organisme, celle cyklus sker kontinuerligt, konstant danner nye celler, som igen vokser og forberede at dividere med mitose.

Vækst og celledeling reguleres af mekanismer såsom apoptose (programmeret celledød), der tillader at holde en balance, forebygge tilgroning af væv. På denne måde sikres det, at de defekte celler erstattes af nye celler i overensstemmelse med organisatorens krav og behov.

Hvad er relevansen af ​​denne proces?

Evnen til at gengive en af ​​de vigtigste karakteristika for alle organismer (fra encellede til flercellede) og celler, der udgør det. Denne kvalitet giver dig mulighed for at sikre kontinuiteten i dine genetiske oplysninger.

Forståelsen af ​​mitosis og meioseprocesser har spillet en afgørende rolle i forståelsen af ​​organismers spændende cellulære egenskaber. For eksempel er ejendommen ved at holde antallet af kromosomer konstant fra en celle til en anden inden for et individ og mellem individer af samme art.

Når vi lider en eller anden form for skæring eller sår i vores hud, observerer vi, hvordan den skadede hud i løbet af få dage genopretter sig. Dette sker takket være mitoseprocessen.

Faser og deres egenskaber

Generelt følger mitose den samme sekvens af processer (faser) i alle eukaryote celler. I disse faser forekommer der mange morfologiske forandringer i cellen. Herunder kromosomkondensering, sprængning af kernemembranen separation celle ekstracellulær matrix og andre celler, og cytoplasmatisk deling.

I nogle tilfælde betragtes nukleare division og cytoplasmisk opdeling som forskellige faser (henholdsvis mitosis og cytokinesis).

For en bedre forståelse af processen og studere de er blevet udpeget seks (6) faser, nemlig: profase, prometafasen, metafase, anafase og telofase, cytokinese derefter betragtes som en sjette fase, som begynder at udvikle sig i løbet anafase.

Disse faser er blevet undersøgt siden det nittende århundrede gennem lysmikroskop, så i dag er let genkendelig som morfologiske karakteristika præsenterende celle, såsom kromosomkondensering, og mitosespindeldannelse.

profase

Profasen er den første synlige manifestation af celledeling. I denne fase kan du se udseendet af kromosomer som skelnelige former på grund af den progressive komprimering af chromatin. Denne kondensation af kromosomerne begynder med phosphoryleringen af ​​histon-H1-molekyler af MPF-kinasen.

Kondensationsprocessen består af sammentrækningen og dermed reduktionen af ​​størrelsen af ​​kromosomerne. Dette sker på grund af viklingen af ​​chromatinfibrene, hvilket letter lettere forskydelige strukturer (mitotiske kromosomer).

Kromosomer, der tidligere er blevet dupliceret i S-perioden af ​​cellecyklussen, erhverver et dobbeltfilamentudseende, kaldet søsterkromatider, idet filamenterne holdes sammen gennem et område kaldet centromere. I denne fase forsvinder nucleolierne også.

Dannelse af mitotisk spindel

Under profasen dannes den mitotiske spindel, der består af mikrotubuli og proteiner, der udgør et sæt fibre.

Som dannes spindlen, vil adskille mikrotubuluscytoskelettet (ved at inaktivere proteiner opretholde deres struktur), tilvejebringe den nødvendige materiale til dannelse af nævnte mitosespindelen.

Centrosomet (en organel uden en membran, funktionel i cellecyklussen), dupliceret ved grænsefladen, virker som samleenheden af ​​spindelmikrotubuli. I dyreceller har centrosomet et par centrioler i midten; men disse er fraværende i de fleste planteceller.

De duplikerede centrosomer begynder at adskille fra hinanden, mens spindelens mikrotubuli samles i hver af dem, begynder at migrere mod modsatte ender af cellen.

I slutningen af ​​profasen begynder rupturen af ​​den nukleare kuvert, der forekommer i separate processer: demontering af nukleare pore, nukleare lamina og kernemembraner. Denne pause giver mitotiske spindel og kromosomerne mulighed for at begynde at interagere.

prometafasen

På dette tidspunkt, har det været helt fragmenteret nukleare kuvert, så spindel mikrotubuli invadere dette område, interagere med kromosomer. De to centrosomer har adskilt, hver placeret ved polerne af den mitotiske spindel ved modsatte ender af cellerne.

Nu, mitosespindelen mikrotubuli omfatter (strækker sig fra hver centrosomet mod midten af ​​cellen), centrosomer og et par asters (strukturer med korte radiale fordeling af mikrotubuli, som folder fra hver centrosomet).

Kromatiderne udviklede hver især en specialproteinstruktur kaldet kinetochore, der er placeret i centromeren. Disse kinetochores er placeret i modsatte retninger, og nogle mikrotubuli, kaldet kinetochore mikrotubuli, klæber til dem..

Disse mikrotubuli fastgjort til kinetochoren begynder at bevæge sig til kromosomet fra den ende, som de strækker sig ud; nogle fra en pol og andre fra den modsatte pol. Dette skaber en "pull and shrink" effekt, der, når den stabiliseres, tillader kromosomet at ende op mellem enderne af cellen.

metafase

I metafasen er centrosomerne placeret i modsatte ender af cellerne. Spindlen viser en klar struktur, i hvis centrum kromosomerne er placeret. Centromererne af de nævnte kromosomer fastgøres til fibrene og justeres i et imaginært plan kaldet metafaseplade.

Kinetikkerne af kromatiderne er stadig knyttet til kinetochore mikrotubuli. Mikrotubuli, der ikke klæber til kinetoforerne og strækker sig fra modstående poler af spindlen, interagerer nu med hinanden. På dette tidspunkt er mikrotubuli fra asterne i kontakt med plasmamembranen.

Denne vækst og interaktion af mikrotubuli, fuldender strukturen af ​​den mitotiske spindel og giver den et "fugl bur" udseende..

Morfologisk er denne fase den, der forekommer mindre ændringer, så det blev betragtet som en hvilende fase. Men selvom de ikke let kan mærkes, forekommer der mange vigtige processer i den, såvel som at være den længste fase af mitose..

anafase

Under anafase begynder hvert par kromatider at separere (ved inaktivering af de proteiner, der holder dem sammen). Separerede kromosomer flytter til modsatte ender af cellen.

Denne migrationsbevægelse skyldes forkortelsen af ​​kinetochore mikrotubuli, der genererer en "pull" -effekt, der får hvert kromosom til at bevæge sig fra dets centromere. Afhængig af placeringen af ​​centromeren på kromosomet kan den tage en særlig form som V eller J under dens forskydning..

Mikrotubuli ikke knyttet til kinetochoren vokse og aflang klæbende tubulin (protein) og ved virkningen af ​​motordrevne proteiner, der bevæger over dem, hvilket tillader kontakt mellem disse stop. Når du bevæger dig væk fra hinanden, de spindel poler gøre alt for, forlængede cellen.

I slutningen af ​​denne fase er grupper af kromosomer placeret i modsatte ender af den mitotiske spindel, således at hver ende af cellen forbliver med et komplet og ækvivalent sæt af kromosomer..

telofase

Telofase er den sidste fase af atomafdelingen. Kinotchore mikrotubuli desintegreres, mens de polære mikrotubuli forlænger yderligere.

Den nukleare membran begynder at danne sig omkring hvert sæt af kromosomer ved anvendelse af progenitorcellernes nukleare kuverter, som var som vesikler i cytoplasmaen.

I dette trin dekomponeres de kromosomer, der er i de cellulære poler, fuldstændigt på grund af dephosphorylering af histon (H1) molekylerne. Dannelsen af ​​elementerne i den nukleare membran styres af flere mekanismer.

Under anafase blev mange af de phosphorylerede proteiner i profasen dephosphoryleret. Dette tillader at i begyndelsen af ​​telofasen begynder atomvesiklerne at genmontere, der forbinder med overfladen af ​​kromosomerne.

På den anden side genmonteres den nukleare pore, hvilket tillader pumpning af nukleare proteiner. Proteinerne i det nukleare lamina er dephosphorylerede, hvilket tillader dem at associere igen for at fuldende dannelsen af ​​nævnte nukleare lamina.

Endelig genoplives RNA-syntesen, efter at kromosomerne er helt decondenseret, igen og danner nucleolierne igen og fuldender dannelsen af ​​dattercellernes nye interfase-kerner.

cytokinese

Cytokinesis er taget som en begivenhed adskilt fra atomafdelingen, og i almindelighed i typiske celler leds processen af ​​cytoplasmatisk deling af hver mitose, der begynder i anafasen. Flere undersøgelser har vist, at der i nogle embryoner forekommer flere nukleare divisioner før den cytoplasmatiske division.

Processen begynder med udseendet af en rille eller rille, der er markeret i metafasepladen, hvilket sikrer at opdelingen sker mellem grupper af kromosomer. Spaltens sted er angivet med den mitotiske spindel specifikt, mikrotubuli af asters.

I den markerede spalte er en række mikrofilamenter dannet en ring rettet mod cytomasiksiden af ​​cellemembranen, der hovedsagelig består af actin og myosin. Disse proteiner interagerer med hinanden, hvilket tillader sammentrækning af ringen omkring rillen.

Denne sammentrækning genereres ved glidning af filamenterne af disse proteiner, når de interagerer med hinanden på samme måde som de gør for eksempel i muskelvæv.

Ringets sammentrækning forstærkes ved at udøve en "klemme" -effekt, der endelig deler stamcellen, hvilket muliggør adskillelse af dattercellerne med deres udviklende cytoplasmatiske indhold.

Cytokinesis i planteceller

Planteceller har en cellevæg, så deres proces med cytoplasmatisk opdeling er forskellig fra den tidligere beskrevne og begynder i telofase.

Dannelsen af ​​en ny cellevæg begynder, når mikrotubuli af den resterende spindel samles, der udgør fragmoplast. Denne cylindriske struktur er dannet af to sæt mikrotubuli, der er forbundet i deres ender, og hvis positive poler er indlejret i en elektronisk plade i ækvatorialplanet.

Små vesikler fra Golgi-apparatet, fyldt med precursorer af cellevæggen, bevæger sig gennem mikrotubuli fra fragmoplast til ækvatorialområdet, der kombinerer for at danne en celleplade. Indholdet af vesiklerne er adskilt i denne plade, da det vokser.

Nævnte plade vokser og fusionerer med plasmamembranen langs cellens perimeter. Dette sker på grund af den konstante omlejring af mikrotubuli fra fragmoplasten i pladens periferi, hvilket tillader flere vesikler at bevæge sig mod dette plan og tømme deres indhold.

På den måde forekommer den cytoplasmatiske adskillelse af datterceller. Endelig tillader indholdet af cellepladen sammen med cellulose-mikrofibre inde i det at fuldende dannelsen af ​​den nye cellevæg.

funktioner

Mitose er en mekanisme for opdeling i celler, og er en del af en af ​​faser af cellecyklussen i eukaryoter. På en simpel måde kan vi sige at hovedprocessen i denne proces er reproduktion af en celle i to datterceller.

For unicellulære organismer betyder celledeling dannelse af nye individer, mens for multicellulære organismer er denne proces en del af hele organismens vækst og korrekte funktion (celledeling genererer vævsudvikling og vedligeholdelse af strukturer).

Mitoseprocessen aktiveres i overensstemmelse med organismens krav. I pattedyr begynder for eksempel røde blodlegemer (erytrocytter) at opdele dannelse af flere celler, når kroppen har brug for en bedre iltoptagelse. Ligeledes reproducerer hvide blodlegemer (leukocytter), når det er nødvendigt at bekæmpe en infektion.

I modsætning hertil mangler nogle specialiserede dyreceller næsten mitosisprocessen eller er meget langsom. Et eksempel på dette er nerveceller og muskelceller).

Generelt er de celler, der er en del af organismenes binde- og strukturvæv, og hvis reproduktion kun er nødvendig, når en eller anden celle har nogen defekt eller forringelse og skal udskiftes.

Regulering af cellevækst og division.

Kontrolsystemet for vækst og celledeling er meget mere komplekst i multicellulære organismer end i unicellulære organismer. I sidstnævnte er reproduktion stort set begrænset af ressourcernes tilgængelighed.

I dyreceller stoppes divisionen, indtil der er et positivt signal, der aktiverer denne proces. Denne aktivering kommer i form af kemiske signaler fra naboceller. Dette gør det muligt at forhindre ubegrænset vækst af væv og reproduktion af defekte celler, som alvorligt kan skade organismens levetid.

En af de mekanismer, der styrer cellemultiplikationen, er apoptose, hvor en celle dør (på grund af produktionen af ​​visse proteiner, der aktiverer selvdestruktion), hvis den udgør en betydelig skade eller er inficeret af en virus.

Der er også regulering af celleudvikling gennem inhibering af vækstfaktorer (såsom proteiner). Cellerne forbliver således i grænsefladen uden at fortsætte til M-fasen i cellecyklussen.

Organer, der bærer det ud

Mitoseprocessen udføres i det store flertal af eukaryote celler, fra encellulære organismer som gær, der bruger den som aseksal reproduktionsproces til komplekse multicellulære organismer som planter og dyr.

Selvom cellecyklussen generelt er den samme for alle eukaryotiske celler, er der bemærkelsesværdige forskelle mellem enheds- og multicellulære organismer. I den førstnævnte er væksten og opdelingen af ​​cellerne favoriseret af naturlig udvælgelse. I multicellulære organismer er proliferation begrænset af strenge kontrolmekanismer.

I encellulære organismer sker reproduktion på en accelereret måde, da cellecyklussen virker konstant, og dattercellerne går hurtigt ind mod mitose for at fortsætte med denne cyklus. Mens cellerne i multicellulære organismer tager betydeligt længere tid at vokse og opdele.

Der er også nogle forskelle mellem de mitotiske processer af plante- og dyreceller, som i nogle af faser af denne proces, men i princippet fungerer mekanismen på en lignende måde i disse organismer.

Celleopdeling i prokaryote celler

Generelt vokser og dividerer prokaryote celler hurtigere end eukaryote celler.

Organer med prokaryote celler (som regel ensartet eller i nogle tilfælde multicellulære) mangler en nukleær membran, der isolerer det genetiske materiale inde i en kerne, så det spredes i cellen, i et område kaldet nukleoid. Disse celler har et cirkulært hovedkromosom.

Celleopdelingen i disse organismer er så meget mere direkte end i eukaryote celler, der mangler den beskrevne mekanisme (mitose). I dem udføres reproduktion ved en proces kaldet binær fission, hvor DNA-replikation begynder på et bestemt sted i det cirkulære kromosom (replikationssted eller OriC).

Der dannes derefter to originer, som migrerer til modsatte sider af cellen, idet replikation opstår, og cellen strækker sig til to gange dens størrelse. Ved afslutningen af ​​replikationen vokser cellemembranen ind i cytoplasmaen og opdeler stamcellen i to døtre med samme genetiske materiale.

Evolution af mitose

Evolutionen af ​​eukaryote celler medførte stigningen i kompleksiteten i genomet. Dette indebar udviklingen af ​​mere uddybede delingsmekanismer.

Hvad gik forud for mitose?

Der er hypoteser, der angiver, at bakterieafdelingen er forløbermekanismen for mitose. Der er fundet et forhold mellem proteinerne forbundet med binær fission (som kan være dem, som forankrer kromosomerne til specifikke steder i datterens plasmamembran) med tubulin og actin af eukaryote celler.

Nogle undersøgelser påpeger visse særegenheder i opdelingen af ​​moderne enhedsproteister. I dem forbliver kernemembranen intakt under mitose. De replikerede kromosomer forbliver forankret til bestemte steder i denne membran, idet de adskilles, når kernen begynder at strække sig under celledeling.

Dette viser en tilfældighed med processen med binær fission, hvor de replikerede kromosomer knytter sig til bestemte steder på cellemembranen. Hypotesen angiver så, at protister, der præsenterer denne kvalitet under deres celledeling, kunne have opretholdt denne karakteristika for en forfædre celle af prokaryotype.

I øjeblikket er forklaringer ikke blevet udviklet, men hvorfor i de eukaryote celler i multicellulære organismer er det nødvendigt, at nuklearmembranen disintegreres under processen med celledeling.

referencer

1. Albarracín, A., & Telulón, A.A. (1993). Cellteori i det nittende århundrede. AKAL udgaver.
2. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberth, K., & Walter, P. (2008). Molecular Biology of the Cell. Garland Science, Taylor og Francis Group.
3. Campbell, N., & Reece, J. (2005). Biologi 7^th udgave, AP.
4. Griffiths, A.J., Lewontin, R.C., Miller, J.H., & Suzuki, D.T. (1992). Introduktion til genetisk analyse. McGraw-Hill Interamericana.
5. Karp, G. (2009). Celle- og molekylærbiologi: begreber 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 af mitose med atomkraftmikroskop. TIP. Magazine specialiseret i kemisk-biologiske videnskaber, 11 (2), 87-90.