PROMETAPHASE: MITÓZISBAN ÉS MEIOSISBAN - BIOLÓGIA - 2024

A prometafázis a sejtosztódási folyamat egyik fázisa, közbenső a prophase és a metaphase között. Jellemző az osztódó kromoszómák kölcsönhatása a mikrotubulusokkal, amelyek felelősek azok elválasztásában. A prometaphase mind mitózisban, mind meiosisban fordul elő, de eltérő tulajdonságokkal.

Az összes sejtosztódás egyértelmű célja, hogy több sejtet termeljen. Ennek elérése érdekében a sejtnek eredetileg meg kell másolnia a DNS-tartalmát; vagyis lemásolni. Ezen túlmenően a sejtnek el kell választania ezeket a kromoszómákat oly módon, hogy az megfeleljen a citoplazma minden megosztásának konkrét céljának.

A mitózis prometaphase. A wikimedia.org oldalról

A mitózisban ugyanannyi a kromoszóma az anyasejtből a lánysejtekben. Az I. meiozisban a homológ kromoszómák szétválasztása. Meiosis II esetén a nővérekromatidok közötti szétválasztás. Vagyis a folyamat végén kapjuk meg a négy várható meiotikus terméket.

A sejt speciális komponensek, például mikrotubulusok alkalmazásával kezeli ezt a bonyolult mechanizmust. Ezeket a legtöbb eukarióta a centroszóma szervezi. Másokban, ellenkezőleg, például a magasabb növényekben, a mikrotubulusok egy másik típusú szervezeti központja működik.

A mikrotubulusok

A mikrotubulusok a protein tubulin lineáris polimerjei. Szinte minden olyan celluláris folyamatban részt vesznek, amely valamilyen belső szerkezet elmozdulását vonja maga után. Szerves részét képezik a citoszkeleton, a ciliák és a flagella.

A növényi sejtek esetében szerepet játszanak a belső szerkezeti felépítésben is. Ezekben a sejtekben a mikrotubulusok egyfajta kárpitot képeznek a plazmamembrán belsejéhez.

Ezt a növényi sejtosztódást szabályozó struktúrát mikrotubulusok kortikális szervezetének nevezik. A mitózisos megosztás idején például egy központi gyűrűbe összeomlanak, amely a központi lemez jövőbeli helyszíne lesz, azon a síkon, ahol a sejt megosztódik.

A mikrotubulusok alfa-tubulint és béta-tubulint tartalmaznak. Ez a két alegység heterodimert képez, amely a tubulin filamentumok alapvető szerkezeti egysége. A dimer polimerizációja 13 protofilamen képződését eredményezi oldalirányban, ami üreges hengert eredményez.

Mikrotubulusok. A (z) commons.wikimedia.org oldalból származik

Ennek a szerkezetnek az üreges hengerei mikrotubulusok, amelyek saját összetételük szerint polaritást mutatnak. Vagyis az egyik vég heterodimerek hozzáadásával növekszik, míg a másik végét kivonhatjuk. Az utóbbi esetben a mikrotubulus az irányba történő meghosszabbítás helyett zsugorodik.

A mikrotubulusok nukleálódnak (azaz polimerizálódnak) és mikrotubulus szervező központokba szerveződnek (COM). Az állati sejtekben történő megosztás során a COM-k asszociálódnak a centroszómákkal.

Magasabb növényekben, amelyekben nincs centroszóma, a COM hasonló helyekben található, de más komponensekből áll. A ciliában és a flagellában a COM alapvetően a motor felépítéséhez tartozik.

A sejtosztódás során a kromoszóma eltolódást mikrotubulusokon keresztül érjük el. Ezek közvetítik a kromoszómák centromerjei és a COM fizikai kölcsönhatását.

Célzott depolimerizációs reakciók révén a metafázisos kromoszómák végül az osztódó sejtek pólusai felé mozognak.

A mitotikus prometaphase

A helyes mitotikus kromoszómális szegregáció garantálja, hogy minden egyes lánysejt megkapja az anyasejttel azonos kromoszómák komplementet.

Silvia3, a Wikimedia Commonsból

Ez azt jelenti, hogy a sejtnek minden párhuzamos kromoszóma-párt két különálló, különálló kromoszómába kell választania. Vagyis el kell szétválasztania az egyes homológ párok testvér kromatidjait az őssejt teljes kromoszóma komplementumától.

Nyílt mitózis

Nyílt mitózis esetén a magfehérje eltűnésének folyamata a megkülönböztető jellemzője a prometafázisnak. Ez lehetővé teszi az egyetlen akadály eltűnését az MOC és a kromoszómák centromerjei között.

Az MOC-kból a hosszú mikrotubulus szálak polimerizálódnak és meghosszabbodnak a kromoszómák felé. Egy centromér megtalálása után a polimerizáció leáll, és egy COM-hez kapcsolódó kromoszómát kapunk.

A mitózisban a kromoszóma kettős. Ezért két centromer is létezik, de még mindig ugyanazon szerkezetben egyesül. Ez azt jelenti, hogy a mikrotubulus polimerizációs folyamat végén kettőnk lesz duplikált kromoszómánként.

Az egyik izzószál egy centromert fog kötni a COM-hez, egy másik pedig a testvér-kromatidhoz, amely az elsővel szemben lévő COM-hez kapcsolódik.

Zárt mitózis

Zárt mitózisokban a folyamat szinte azonos az előzővel, ám nagy különbség van; a nukleáris boríték nem tűnik el. Ezért a COM belső, és kapcsolódik a belső nukleáris burkolatához a nukleáris rétegen keresztül.

Félig zárt (vagy félig nyitott) mitózisokban a nukleáris burok csak abban a két ellentétes pontban tűnik el, ahol a mitotikus COM létezik a magon kívül.

Ez azt jelenti, hogy ezekben a mitózisokban a mikrotubulusok behatolnak a magba, hogy a kromoszómákat a prometafázis utáni lépésekben mozgósítsák.

A meiotikus prometafázis

A meiotikus megosztás. Átvett az es.wikipedia.org oldalról

Mivel a meiozis négy 'n' sejt előállítását foglalja magában egy '2n' sejtből, a citoplazma két osztásának kell lennie. Nézze meg így: az I. metafázis végén négyszer több kromatid jelenik meg, mint a mikroszkóp alatt látható centromerekben.

Az első megosztás után két sejt lesz, kétszer annyi kromatiddal, mint a centromerek. Csak a második citoplazmatikus megosztás végén válnak minden centromer és kromatid egyedivé. Annyi centroméren lesz, amennyire vannak kromoszómák.

A mitózisban és a meiozisban zajló komplex interkromatin kölcsönhatások kulcsa a kohezin. De a meiozisban több szövődmény van, mint a mitózisban. Ezért nem meglepő, hogy a meiotikus kohesin különbözik a mitotistól.

A kohezinok lehetővé teszik a kromoszómák kohézióját mitotikus és meiotikus kondenzációs folyamataik során. Ezenkívül lehetővé teszik és szabályozzák a testvér-kromatidok kölcsönhatását mindkét folyamatban.

De a meiosisban elősegítik azt is, ami nem történik meg a mitózisban: a homológ párosodás és az azt követő szinapszis. Ezek a fehérjék minden esetben különböznek. Azt mondhatnánk, hogy a meiozis egy megkülönböztető cohesin nélkül nem lenne lehetséges.

I. meiosis

Mechanikus szempontból a centromer / COM kölcsönhatás minden sejtmegosztásban azonos. Azonban az I. meiosis I. prometafázisában a sejt nem választja el a nővérekromatidokat, mint a mitózisban.

Ezzel szemben a meiotikus tetradnak négy kromatid van egy látszólagos kettős centromerkészletben. Ebben a struktúrában van valami más, ami nem létezik a mitózisban: a chiasmata.

A chiasms, amelyek a homológ kromoszómák fizikai csomópontjai, megkülönböztetik a szétválasztandó centromereket: a homológ kromoszómákat.

Így az I. prometafázisban a homológok centromerei és a COM között a sejtek ellentétes pólusaiban kapcsolatok alakulnak ki.

Meiosis II

Ez a II. Prometafázis inkább a mitotikus prometafázishoz hasonlít, mint a meiotikus I. prometafázra. Ebben az esetben a COM-k mikrotubulusokat indítanak a nővérkromatidok duplikált centromerjein.

Így két egyedi kromoszómájú sejt fog előállni, mindegyik párból egy kromatid eredményéül. Ezért olyan sejtek kerülnek előállításra, amelyek a fajok haploid kromoszómális komplementummal rendelkeznek.

Irodalom

1. Alberts, B., Johnson, AD, Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014), Molecular Biology of the Cell (6. kiadás). WW Norton & Company, New York, NY, USA.
2. Goodenough, UW (1984), Genetics. WB Saunders Co. Ltd, Philadelphia, PA, USA.
3. Griffiths, AJF, Wessler, R., Carroll, SB, Doebley, J. (2015). Bevezetés a genetikai elemzéshez (11. kiadás). New York: WH Freeman, New York, NY, USA.
4. Ishiguro, K.-I. (2018) Kohezin komplex emlősök meiosisában. Gének sejtekig, doi: 10.1111 / gtc.12652
5. Manka, SW, Moores, CA (2018) Mikrotubulus-szerkezet krio-EM által: a dinamikus instabilitás pillanatképei. Essays in Biochemistry, 62: 737-751.