- típusai
- Bináris hasadás
- A sejtciklus és a mitózis
- A mitózis stádiumai
- prophase
- prometafázis
- Metaphase
- anafázis
- Telofázis
- citokinezis
- miózis
- I. meiosis
- Meiosis II
- fontosság
- Irodalom
A sejtosztódás az a folyamat, amely lehetővé teszi az összes élő organizmus növekedését és szaporodását. A prokariótákban és az eukariótákban a sejtosztódás eredménye olyan lánysejtek, amelyek ugyanazzal a genetikai információval rendelkeznek, mint az eredeti sejt. Ez azért történik, mert a megosztás előtt a DNS-ben található információ megismételésre kerül.
A prokariótákban az osztódás bináris hasadással történik. A legtöbb prokarióta genomja egy kör alakú DNS molekula. Noha ezeknek az organizmusoknak nincs magja, a DNS kompakt formában, nukleoidnak nevezik, amely különbözik a körülvevő citoplazmától.
Forrás: Retama
Az eukariótákban a megosztás a mitózis és a meiosis révén történik. Az eukarióta genom a magban szervezett nagy mennyiségű DNS-ből áll. Ez a szervezet azon alapul, hogy a DNS-t fehérjékkel csomagolják, és kromoszómákat képeznek, amelyek több száz vagy több ezer gént tartalmaznak.
A nagyon változatos eukarióták, az egysejtű és a metazoánok életciklusa váltakozik a mitózis és a meiosis között. Ezek a ciklusok a következőkkel járnak: a) gametikus meiozis (állatok, egyes gombák és algák), b) zigotikus meiosis (néhány gombák és protozoák); és c) a gametikus és a zigotikus meiozis (növények) váltakozása.
típusai
A sejtosztódás bináris hasadással, mitózissal vagy meiosissal történhet. Az alábbiakban ismertetjük a sejtosztódás ezen típusainak mindegyikét.
Bináris hasadás
A prokarióta hasadás, a bináris hasadás az aszexuális reprodukció egyik formája.
A bináris hasítás abból áll, hogy a sejt megoszlik, amely két lánysejtet eredményez, amelyek mindegyikének az eredeti sejt DNS-ének azonos példánya van.
A prokarióta sejt megosztása előtt megtörténik a DNS replikáció, amely a kettős szálú DNS egy specifikus helyén kezdődik, amelyet replikáció origójának nevezünk. A replikációs enzimek mindkét irányba mozognak az eredetből, és a kettős szálú DNS mindegyik szálának egy példányát előállítják.
A DNS replikációja után a sejt meghosszabbodik, és a DNS-t elválasztják a sejtben. Azonnal egy új plazmamembrán kezd növekedni a sejt közepén, és egy septumot képez.
Ezt a folyamatot elősegíti az FtsZ protein, amely evolúciósan erősen konzerválódott a prokariótákban, beleértve az Archaea-t is. Végül a cella osztódik.
A sejtciklus és a mitózis
Az a szakasz, amelyen az eukarióta sejt két egymást követő sejtosztódáson megy keresztül, sejtciklusnak nevezik. A sejtciklus időtartama néhány perctől hónapig változik, a sejt típusától függően.
A cellaciklus két szakaszra oszlik, nevezetesen az M fázisra és az interfészre. Az M fázisban két folyamat zajlik, ezeket mitózisnak és citokinezisnek nevezik. A mitózis nukleáris megosztásból áll. Ugyanazon számú és típusú kromoszóma található az eredeti magban a lányos magokban. A többsejtű organizmusok szomatikus sejtjei mitózissal osztódnak.
A citokinezis a citoplazma megosztásából áll, és lányos sejtekké alakul.
Az interfésznek három fázisa van: 1) G1, a sejtek növekednek és idejük nagy részét ebben a fázisban töltik; 2) S, genom duplikáció; és 3) G2, a mitokondriumok és más organellák replikációja, a kromoszómák kondenzációja és mikrotubulusok összeállítása, többek között az események között.
A mitózis stádiumai
A mitózis a G2 fázis végével kezdődik, és öt fázisra osztható: prophase, prometaphase, metaphase, anaphase and telophase. Mindegyik folyamatosan történik.
prophase
Prophase. Leomonaci98, a Wikimedia Commonsból
Ebben a szakaszban a mitotikus orsó, vagy mitotikus készülék összeállítása a fő esemény. A fázis a kromatin tömörítésével kezdődik, és így képezi a kromoszómákat.
Mindegyik kromoszómán testvér-kromatid pár van, azonos DNS-sel, amelyek szorosan kötődnek centromerjeik közelében. A kohezinnek nevezett fehérjekomplexek részt vesznek ebben az unióban.
Az egyes centromereket egy kinetochorához kapcsolják, amely egy fehérje komplex, amely a mikrotubulusokhoz kötődik. Ezek a mikrotubulusok lehetővé teszik a kromoszómák minden másolatának átvitele a lánysejtekbe. A mikrotubulusok a sejt mindegyik végéből sugároznak, és a mitotikus készüléket képezik.
Az állati sejtekben a fázis előtt megtörténik a centroszóma megkettőződése, amely a mikrotubulusok fő szervező központja, és az a hely, ahol a szülő és a gyermek centriolei találkoznak. Mindegyik centroszóma eléri a sejt ellentétes pólusát, és mikrotubulusok hídját hozza létre közöttük, mitotikus készüléknek nevezik.
A közelmúltban kialakult növényekben, az állati sejtektől eltérően, nincsenek centroszómák, és a mikrotubulusok eredete nem egyértelmű. Az idõsebb evolúciós eredetû fotoszintézis sejtekben, mint például a zöld alga, centroszómák vannak.
prometafázis
Leomonaci98
A mitózisnak biztosítania kell a kromoszómák szétválasztását, valamint a nukleáris póruskomplex és a nukleoli nukleáris burkolójának megoszlását. Attól függően, hogy a nukleáris burkolat (EN) eltűnik-e vagy sem, és az EN sűrűségének mértékétől függően, a mitózis zárttól teljesen nyitottig terjed.
Például az S. cerevisae-ban a mitózis zárt, A. nidulans-ben félig nyitott, embereknél pedig nyitott.
Zárt mitózisban az orsó poláris teste a nukleáris burkolatban található, és ezek képezik a nukleáris és a citoplazmatikus mikrotubulusok nukleációs pontjait. A citoplazmatikus mikrotubulusok kölcsönhatásba lépnek a sejtkéreggel és a kromoszómák kinetochoráival.
Félig nyitott mitózisban, mivel az EN-et részlegesen szétszerelték, a nukleáris térbe a centroszómákból származó nukleáris mikrotubulumok és az EN két nyílásán keresztül behatolnak, kötegeket képezve, amelyeket az EN körül vesz körül.
Nyílt mitózis esetén az EN teljes szétesése megtörténik, a mitotikus készülék befejeződik, és a kromoszómák a sejt közepe felé kezdik elmozdulni.
Metaphase
Kromoszómák igazodtak a sejt egyenlítői lemezére a mitotikus metafázis során
A metafázisban a kromoszómák a sejt egyenlítőjén helyezkednek el. Az orsó tengelyére merőleges képzeletbeli síkot, amely áthalad a cella belső kerületén, metafázisú lemeznek nevezik.
Az emlős sejtekben a mitotikus berendezés egy központi mitotikus orsóba és egy pár őszbe van rendezve. A mitotikus orsó kétoldalú szimmetrikus mikrotubuluscsomóból áll, amelyet a sejt egyenlítőjénél osztanak meg, és két ellentétes felületet képeznek. Az orsók egy mikrotubulus-csoportból állnak, az orsó minden egyes pólusánál.
A mitotikus berendezésben a mikrotubulusok három csoportja van: 1) asztrális, amelyek az astert képezik, a centroszómától indulnak és a sejtkéreg felé sugároznak; 2) a kinetochore, amelyek a kinetochoren keresztül kapcsolódnak a kromoszómákhoz; és 3) poláris, amelyek az ellenkező pólus mikrotubulusaival interdigitifikálódnak.
Az összes fent leírt mikrotubulusban a (-) vége a centroszómával szemben van.
A növényi sejtekben, ha nincs centroszóma, az orsó hasonló az állati sejtekhez. Az orsó két, ellentétes polaritású félből áll. A végek (+) az egyenlítői lemezen vannak.
anafázis
Forrás: Leomonaci98, a Wikimedia Commonsból
Az Anaphase korai és késői szakaszokra oszlik. A korai anafázisban a nővérekromatidok elválasztódnak.
Ez az elválasztás azért következik be, mert az uniót fenntartó fehérjék hasadnak, és mivel a kinetochore mikrotubulusai lerövidülnek. Amikor a testvérpár kromatidok különválnak, ezeket kromoszómáknak nevezzük.
A kromoszómák irányának elmozdulásakor a kinetochore ugyanabban a kinetochore mikrotubulusában mozog, mint annak (+) vége disszociálódik. Emiatt a mitózis során a kromoszómák mozgása passzív folyamat, amely nem igényel motoros fehérjéket.
A késői anafázisban nagyobb a pólusok elválasztása. A poláris mikrotubulusok (+) végéhez kapcsolt KRP protein, az átfedések környékén, egy szomszédos antiparallel poláris mikrotubulus (+) vége felé halad. Így a KRP a szomszédos poláris mikrotubulust a (-) vége felé tolja.
A növényi sejtekben a kromoszómák szétválasztása után az orsó közepén egy hely van, amelyben interdigitált vagy átfedő mikrotubulumok vannak. Ez a szerkezet lehetővé teszi a citokinetikus készülék, az úgynevezett fragmoplast elindítását.
Telofázis
Telofázis. Leomonaci98
A telophase-ban különféle események történnek. A kromoszómák elérik a pólusokat. A kinetókor eltűnik. A poláris mikrotubulusok továbbra is megnyúlnak, előkészítve a sejtet citokinezishez. A nukleáris borítékot az anya boríték fragmentumaiból alakítják át. A nukleolus újra megjelenik. A kromoszómák dekondenzálódtak.
citokinezis
A citokinezis a sejtciklus azon fázisa, amelynek során a sejt osztódik. Az állati sejtekben a citosinézis aktin filamentumok szűkítőszalagjának segítségével történik. Ezek a szálak elcsúsznak egymás mellett, a heveder átmérője csökken, és a cella kerületén hasítási horony alakul ki.
A zsugorodás folytatódásával a sulcus elmélyül, és egy intercelluláris híd alakul ki, amely a középhátot tartalmazza. Az intercelluláris híd középső részén vannak a mikrotubulusok kötegei, amelyeket elektrodenzus mátrix fed le.
A post-mitotikus testvér sejtek közötti intercelluláris híd lebontása abszcisszión keresztül történik. Háromféle elhagyás létezik: 1) mechanikus lebontási mechanizmus; 2) a belső vezikulumok általi kitöltés mechanizmusa; 3) a plazmamembrán összehúzódása a hasadásra.
A növényi sejtekben a membránkomponensek összegyűlnek bennük, és a sejtlemez kialakul. Ez a plakk addig növekszik, amíg el nem éri a plazmamembrán felületét, összeolvad azzal, és a sejtet ketté nem osztja. Ezután a cellulózt lerakják az új plazmamembránra, és képezik az új sejtfalot.
miózis
A meiosis egy olyan sejtosztódás, amely felére csökkenti a kromoszómák számát. Így a diploid sejt négy haploid leánysejtre oszlik. A meiosis csírasejtekben fordul elő, és ivarsejteket eredményez.
A meiozis stádiumai a mag és a citoplazma két részéből állnak, nevezetesen a meiozis I és a meiozis II. Az I. meiosis során a homológ kromoszómák minden tagja elkülönül. A II-es meiosis során a nővér kromatidok szétválnak és négy haploid sejt képződik.
A mitózis minden stádiumát fázisra, prometafázisra, metafázisra, anafázisra és teofázisra osztják.
I. meiosis
- I. fázis. A kromoszómák kondenzálódnak és az orsó kialakulni kezd. A DNS megduplázódott. Mindegyik kromoszóma testvérkromatidokból áll, amelyeket a centromerhez kapcsolnak. A homológ kromoszómák a szinapszis során párosulnak, lehetővé téve az áthaladást, ami kulcsfontosságú a különféle ivarsejtek kialakulásához.
- I. metafázis. A homológ kromoszómák párja a metafázis lemez mentén helyezkedik el. A chiasm segít a pár együtt tartásában. A kinetochore mikrotubulusai az egyes pólusokon egy homológ kromoszóma centromerjéhez kapcsolódnak.
- Anapázis I. A kinetochore mikrotubulusai lerövidülnek, és a homológ párokat elválasztják. Az egyik duplikált homológ a sejt egyik pólusára megy, míg a másik homológ duplikátum a pólus másik oldalára.
- Telofázis I. Külön homológok képeznek csoportot a sejt mindegyik pólusán. A nukleáris boríték újraformálódik. A citokinezis megtörténik. A kapott sejtek az eredeti sejt kromoszómáinak felével rendelkeznek.
Meiosis II
- II. Mindegyik sejtben új orsó képződik, és a sejtmembrán eltűnik.
- II. Metafázis. Az orsó kialakítása befejeződött. A kromoszómák testvér kromatidjaik vannak, összekapcsolódnak a centroméren és igazodnak a metafázis lemez mentén. A kinetochore mikrotubulusai, amelyek az ellenkező pólusoktól indulnak, a centromerekhez kapcsolódnak.
- Anaphase II. A mikrotubulusok lerövidülnek, a centromerek megoszlanak, a nővérek kromatidjai szétválnak és az ellenkező pólusok felé mozognak.
- Telofázis II. A nukleáris burok négy kromoszómacsoport körül alakul ki: négy haploid sejt képződik.
fontosság
Néhány példa szemlélteti a különféle sejtosztódás fontosságát.
- Mitózis. A sejtciklus visszafordíthatatlan pontokkal rendelkezik (DNS replikáció, nővér kromatidok elválasztása) és ellenőrző pontokkal (G1 / S). A p53 protein kulcsa a G1 ellenőrzőpontnak. Ez a fehérje felismeri a DNS károsodását, leállítja a sejtosztódást, és serkenti a károsodást javító enzimek aktivitását.
Az emberi rák több mint 50% -ában a p53 fehérjében olyan mutációk vannak, amelyek érvénytelenítik annak képességét, hogy specifikus DNS-szekvenciákat kössenek. A p53 mutációit rákkeltő anyagok, például a cigarettafüstben lévő benzopirol okozhatják.
- Meiosis. A szexuális szaporodással jár. Evolúciós szempontból úgy gondolják, hogy a szexuális szaporodás a DNS helyreállításának folyamataként jelentkezett. Így a kromoszóma károsodása a homológ kromoszómából származó információk alapján helyrehozható.
Úgy gondolják, hogy a diploid állapot átmeneti volt az ősi organizmusokban, de relevánsabbá vált, amikor a genom megnövekedett. Ezekben a szervezetekben a szexuális szaporodás komplementáció, DNS-javítás és genetikai variáció funkciója.
Irodalom
- Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., et al. 2007. A sejt molekuláris biológiája. Garland Science, New York.
- Bernstein, H., Byers, GS, Michod, RE 1981. A szexuális reprodukció evolúciója: a DNS-javítás, komplementáció és variáció fontossága. American Naturalist, 117, 537-549.
- Lodish, H., Berk, A., Zipurski, SL, Matsudaria, P., Baltimore, D., Darnell, J. 2003. Celluláris és molekuláris biológia. Szerkesztői Medica Panamericana, Buenos Aires.
- Raven, PH, Johnson, GB, Losos, JB, Singer, SR 2005 Biology. Felsőoktatás, Boston.
- Solomon, BM, Berg, LR, Martin, DW 2008. Biológia. Thomson, USA.