Mytoosivaiheet ja niiden ominaisuudet, toiminnot ja organismit



mitoosin se on solunjakautumisprosessi, jossa solu tuottaa geneettisesti identtisiä tyttärisoluja; kullekin solulle muodostetaan kaksi "tytärtä", joilla on sama kromosomimaksu. Tämä jakautuminen tapahtuu eukaryoottisten organismien somaattisissa soluissa.

Tämä prosessi on yksi eukaryoottisten organismien solusyklin vaiheista, joka koostuu neljästä vaiheesta: S (DNA-synteesi), M (solunjako), G1 ja G2 (välivaiheet, joissa mRNA: t ja proteiinit tuotetaan) . Yhdessä vaiheita G1, G2 ja S pidetään rajapintana. Ydin- ja sytoplasminen jakautuminen (mitoosi ja sytokineesi) muodostavat solusyklin viimeisen vaiheen.

Molekyylitasolla mitoosi aloitetaan aktivoimalla kinaasi (proteiini), jota kutsutaan MPF: ksi (maturointia edistävä tekijä) ja sen seurauksena merkittävän määrän proteiinikomponenttien fosforylaatiota. Jälkimmäinen sallii solun esittää morfologiset muutokset, jotka ovat tarpeen jakoprosessin suorittamiseksi.

Mitoosi on epätavallinen prosessi, koska progenitorisolulla ja sen tyttärillä on täsmälleen sama geneettinen informaatio. Nämä solut tunnetaan diploideina, koska niillä on täydellinen kromosomaalinen varaus (2n)..

Meiosis puolestaan ​​on solujen jakautumisprosessi, joka aiheuttaa seksuaalista lisääntymistä. Tässä prosessissa diploidinen kantasolu replikoi sen kromosomeja ja jakaa sitten kaksi kertaa peräkkäin (toistamatta sen geneettistä informaatiota). Lopuksi syntyy 4 tyttärisolua, joissa on vain puolet kromosomimaksusta, joita kutsutaan haploidiksi (n).

indeksi

  • 1 Mitoosin yleisyydet
  • 2 Mikä on tämän prosessin merkitys?
  • 3 Vaiheet ja niiden ominaisuudet
    • 3.1 Profiili
    • 3.2 Prometafaasi
    • 3.3 Metafaasi
    • 3.4 Anafaasi
    • 3.5 Telofaasi
    • 3.6 Sytokineesi
    • 3.7 Sytokineesi kasvisoluissa
  • 4 Toiminnot
  • 5 Solujen kasvun ja jakautumisen säätely.
  • 6 Järjestöt, jotka suorittavat sen
  • 7 Solunjako prokaryoottisissa soluissa
  • 8 Mitoosin kehittyminen
    • 8.1 Mitä edeltää mitoosia?
  • 9 Viitteet

Mitoosin yleisyydet

Mitoosi yksisoluisissa organismeissa tuottaa tavallisesti tyttärisoluja, jotka ovat hyvin samankaltaisia ​​kuin niiden esiasteet. Sitä vastoin monisoluisten olentojen kehittämisen aikana tämä prosessi voi syntyä kahdesta solusta, joilla on joitakin eri ominaisuuksia (vaikka ne ovat geneettisesti identtisiä).

Tämä solujen erilaistuminen johtaa erilaisiin solutyyppeihin, jotka muodostavat monisoluisia organismeja.

Organismin elinaikana solusykli esiintyy jatkuvasti, muodostamalla jatkuvasti uusia soluja, jotka puolestaan ​​kasvavat ja valmistautuvat jakamaan mitoosin kautta.

Kasvua ja solujen jakautumista säätelevät mekanismit, kuten apoptoosi (ohjelmoitu solukuolema), jotka mahdollistavat tasapainon säilymisen, estäen kudosten liiallisen kasvun. Tällä tavoin varmistetaan, että vialliset solut korvataan uusilla soluilla organismin vaatimusten ja tarpeiden mukaisesti.

Mikä on tämän prosessin merkitys?

Kyky toistaa on yksi tärkeimmistä ominaisuuksista kaikkien organismien (yksisoluisten ja monisoluisten) ja sen muodostavien solujen välillä. Tämän laadun ansiosta voit varmistaa geneettisen tiedon jatkuvuuden.

Mitoosin ja meioosin prosessien ymmärtämisellä on ollut keskeinen rooli organismien kiehtovien solujen ominaisuuksien ymmärtämisessä. Esimerkiksi ominaisuus pitää kromosomien lukumäärä vakiona solusta toiseen yksilön sisällä ja saman lajin yksilöiden välillä.

Kun kärsimme jonkinlaista leikkausta tai haavaa ihossamme, havaitsemme, kuinka muutamassa päivässä vaurioitunut iho toipuu. Tämä tapahtuu mitoosiprosessin ansiosta.

Vaiheet ja niiden ominaisuudet

Yleisesti ottaen mitoosi noudattaa kaikkia eukaryoottisolujen prosessien (faasien) samanlaista sekvenssiä. Näissä vaiheissa solussa esiintyy monia morfologisia muutoksia. Näiden joukossa kromosomien kondensoituminen, ydinkalvon repeämä, solun erottaminen solunulkoisesta matriisista ja muista soluista ja sytoplasman jakautuminen.

Joissakin tapauksissa ydinjakoa ja sytoplasmista jakautumista pidetään erillisinä vaiheina (mitoosi ja sytokineesi)..

Prosessin paremmaksi tutkimiseksi ja ymmärtämiseksi on nimetty kuusi (6) vaihetta, joita kutsutaan: profaasiksi, prometafaasiksi, metafaasiksi, anafaasiksi ja telofaasiksi, sytokiinejä pidetään kuudennena vaiheena, joka alkaa kehittyä anafaasin aikana..

Näitä vaiheita on tutkittu 1900-luvulta lähtien valomikroskoopilla, joten nykyään ne ovat helposti tunnistettavissa solun morfologisten ominaisuuksien, kuten kromosomikondensaation ja mitoottisen karan muodostumisen mukaan..

prophase

Profiili on solujen jakautumisen ensimmäinen näkyvä ilmentymä. Tässä vaiheessa näet kromosomien esiintymisen erottuvina muodoina kromatiinin asteittaisen tiivistymisen vuoksi. Tämä kromosomien kondensoituminen alkaa histoni-H1-molekyylien fosforylaatiosta MPF-kinaasin avulla.

Kondensaatioprosessi koostuu kromosomien supistumisesta ja siten suuruuden pienentämisestä. Tämä johtuu kromatiinikuitujen käämityksestä, mikä tuottaa helpommin siirrettäviä rakenteita (mitoottiset kromosomit).

Kromosomit, jotka on aikaisemmin kopioitu solusyklin S-jakson aikana, saavat kaksoisfilamenttilähteen, jota kutsutaan sisarkromatideiksi, mainitut filamentit pidetään yhdessä alueen, jota kutsutaan centromereiksi, läpi. Tässä vaiheessa myös nukleiinit häviävät.

Mitoottisen karan muodostuminen

Propaasin aikana muodostuu mitoottinen karo, joka koostuu mikrotubuluksista ja proteiineista, jotka muodostavat joukon kuituja.

Kun karaa muodostetaan, sytoskeletonin mikrotubulit puretaan (deaktivoidaan proteiinit, jotka säilyttävät niiden rakenteen), jolloin saadaan aikaan tarvittava materiaali mainitun mitoottisen karan muodostamiseksi.

Keskioso, joka on funktionaalinen solukierrosta sisältävä kalvo, on kaksoiskappale rajapinnalla, joka toimii karan mikrotubuloiden kokoonpanoyksikkönä. Eläinsoluissa centrosomilla on keskellä pari senttimetriä; mutta niitä ei ole useimmissa kasvisoluissa.

Kaksoiskeskosomit alkavat erota toisistaan, kun karan mikrotubulit on koottu kussakin niistä, alkaa siirtyä kohti solun vastakkaisia ​​päitä.

Propaasin päätyttyä ydinkuoren repeämä alkaa erillisissä prosesseissa: ydinsarjan, ydinkerroksen ja ydinkalvojen purkaminen. Tämä tauko mahdollistaa mitoottisen karan ja kromosomien vuorovaikutuksen.

prometafaasin

Tässä vaiheessa ydinkääre on ollut täysin fragmentoitunut, joten karan mikrotubulit tunkeutuvat tähän alueeseen vuorovaikutuksessa kromosomien kanssa. Kaksi centrosomia on erotettu, kukin sijoitettu mitoottisen karan napoihin, solujen vastakkaisissa päissä.

Nyt mitoottinen karo käsittää mikrotubuleita (jotka ulottuvat kustakin keskiosomista solun keskelle), keskosomeja ja asteriparia (rakenteet, joissa on säteittäinen jakauma lyhyistä mikrotubuuleista, jotka avautuvat kustakin keskiosomista).

Kromatidit kehittivät kukin, spesifinen proteiinirakenne, nimeltään kinetochore, joka sijaitsee keskiympäristössä. Nämä kinetokoriat sijaitsevat vastakkaisiin suuntiin ja jotkut mikrotubuliat, joita kutsutaan kinetokoreettisiksi mikrotubuuleiksi, noudattavat niitä..

Nämä kinetokoreeseen kiinnitetyt mikrotubulit alkavat siirtyä kromosomiin, jonka päähän ne ulottuvat; jotkut yhdestä napasta ja toiset vastakkaisesta napasta. Tämä luo "vedon ja kutistumisen" vaikutuksen, joka vakiintuneena sallii kromosomin päätyä solun päiden väliin.

metafaasivaiheeseen

Metafaasissa keskosomit sijaitsevat solujen vastakkaisissa päissä. Kara näyttää selkeän rakenteen, jonka keskellä kromosomit sijaitsevat. Mainittujen kromosomien keskiaineet on kiinnitetty kuituihin ja kohdistettu kuvitteelliseen tasoon, jota kutsutaan metafaasilevyksi.

Kromatidien kineokoreja on edelleen kiinnitetty kinetokoreettisiin mikrotubuluksiin. Mikrotubulit, jotka eivät tartu kinetokoreihin ja ulottuvat karan vastakkaisista napoista, ovat nyt vuorovaikutuksessa keskenään. Tässä vaiheessa asterien mikrotubulit ovat kosketuksissa plasmamembraanin kanssa.

Tämä mikrotubuloiden kasvu ja vuorovaikutus täydentää mitoottisen karan rakenteen ja antaa sille "lintuhäkin" ulkonäön..

Morfologisesti tämä vaihe on se, joka vaikuttaa vähemmän muutoksilta, joten sitä pidettiin lepovaiheena. Vaikka ne eivät kuitenkaan ole helposti havaittavissa, siinä esiintyy monia tärkeitä prosesseja ja se on myös mitoosin pisin vaihe..

anafaasisiirtymiseen

Anafaasin aikana jokainen kromatidipari alkaa erottua (inaktivoimalla proteiinit, jotka pitävät niitä yhdessä). Erotetut kromosomit siirtyvät solun vastakkaisiin päihin.

Tämä siirtymisliike johtuu kinetokoreettisten mikrotubuloiden lyhentymisestä, jolloin muodostuu "vetovoima", joka saa jokaisen kromosomin siirtymään keskiosastaan. Riippuen centromereen sijainnista kromosomissa, se voi viedä tietyn muodon V tai J sen siirtymän aikana..

Mikrotubulit, joita ei ole kiinnitetty kinetokoreettiin, kasvavat ja venyvät tubuliinin (proteiinin) tarttumalla ja niihin liikkuvien moottoriproteiinien vaikutuksella, jolloin niiden välinen kosketus pysähtyy. Kun ne liikkuvat toisistaan, myös karan napat tekevät niin, pidentämällä solua.

Tämän vaiheen lopussa kromosomiryhmät sijaitsevat mitoottisen karan vastakkaisissa päissä, niin että kummankin pään päähän jää täydellinen ja vastaava kromosomien joukko..

telofase

Telofaasi on ydinalan viimeinen vaihe. Kinetokoreettiset mikrotubulit hajoavat, kun polaariset mikrotubulit pidentyvät edelleen.

Ydinmembraani alkaa muodostaa jokaisen kromosomiryhmän ympärille käyttäen progenitorisolun ydinkääreitä, jotka olivat samankaltaisia ​​vesikkeleitä sytoplasmassa.

Tässä vaiheessa solupylväissä olevat kromosomit dekondensoidaan täysin histoni- (H1) -molekyylien defosforylaation vuoksi. Ydinmembraanin elementtien muodostumista ohjaa useita mekanismeja.

Anafaasin aikana monet fosforyloiduista proteiineista profaasissa defosforyloitiin. Tämä sallii, että telofaasin alussa ydinosaikkeleet alkavat koota uudelleen liittymällä kromosomien pintaan..

Toisaalta ydinhuokos kootaan uudelleen, mikä mahdollistaa ydinproteiinien pumppaamisen. Ydinkerroksen proteiinit defosforyloidaan, jolloin ne voivat liittyä uudelleen, mainitun ydinkerroksen muodostumisen loppuun saattamiseksi..

Lopuksi, kun kromosomit on täysin dekondensoitu, RNA-synteesi käynnistetään uudelleen, muodostaen uudelleen nukleiinit ja saatetaan päätökseen tytär- solujen uusien interfaasiytimien muodostuminen.

sytokineesiin

Sytokineesiä pidetään tapahtumana, joka on erillinen ydinjakaumasta, ja tavallisesti tyypillisissä soluissa sytoplasmisen jakautumisen prosessi seuraa jokaisen mitoosin alussa anafaasista alkaen. Useat tutkimukset ovat osoittaneet, että joissakin alkioissa esiintyy useita ydinjakaumia ennen sytoplasman jakautumista.

Prosessi alkaa ulkonäköstä urasta tai urasta, joka on merkitty metafaasilevyn tasoon ja varmistaa, että jakautuminen tapahtuu kromosomiryhmien välillä. Kauhan paikka on osoitettu mitoottisella karalla spesifisesti, asterien mikrotubulus.

Merkityn raon kohdalla on joukko mikrokuituja, jotka muodostavat renkaan, joka on suunnattu solukalvon sytoplasmiseen puoleen, joka koostuu pääosin aktiinista ja myosiinista. Nämä proteiinit vuorovaikutuksessa toistensa kanssa mahdollistavat renkaan supistumisen uran ympärillä.

Tämä supistuminen syntyy näiden proteiinien filamenttien liukumalla vuorovaikutuksessa toistensa kanssa samalla tavalla kuin ne tekevät esimerkiksi lihaskudoksissa.

Rengas supistuu syventämällä "puristava" vaikutus, joka lopulta jakaa esisolun, jolloin tytärsolut voidaan erottaa toisistaan ​​kehittyvän sytoplasmisen sisällön kanssa.

Sytokineesi kasvisoluissa

Kasvien soluilla on soluseinä, joten niiden sytoplasmisen jakautumisen prosessi poikkeaa aiemmin kuvatusta ja alkaa telofaasista.

Uuden soluseinän muodostuminen alkaa, kun jäljelle jäävän karan mikrotubulit kootaan, jolloin muodostuu fragmoplast. Tämä sylinterimäinen rakenne muodostuu kahdesta mikrotubuloiden joukosta, jotka on liitetty niiden päihin ja joiden positiiviset napat on upotettu elektroniseen levyyn ekvaattoritasossa.

Pienet rakkulat Golgin laitteesta, jotka on täytetty soluseinän esiasteilla, liikkuvat fragmoplastin mikrotubuloiden läpi ekvatoriaaliseen alueeseen yhdistämällä solulevyn. Vesikkeleiden pitoisuus erotetaan tässä levyssä kasvun aikana.

Mainittu levy kasvaa ja fuusioituu plasmamembraanin kanssa solun kehää pitkin. Tämä johtuu fragmoplastin mikrotubuloiden jatkuvasta uudelleenjärjestelystä levyn kehällä, jolloin useampia vesikkeleitä liikkuu kohti tätä tasoa ja tyhjennetään niiden sisältö.

Tällä tavoin tapahtuu tytär- solujen sytoplasminen erottuminen. Lopuksi solulevyn sisältö yhdessä sen sisällä olevien selluloosamikrokuitujen kanssa mahdollistaa uuden soluseinän muodostumisen.

tehtävät

Mitoosi on solujen jakautumismekanismi, ja se on osa yhtä eukaryoottien solusyklin vaiheista. Yksinkertaisella tavalla voidaan sanoa, että tämän prosessin päätehtävä on solun toistaminen kahdessa tyttärisolussa.

Yksisoluisten organismien solunjako tarkoittaa uusien yksilöiden syntymistä, kun taas monisoluisten organismien osalta tämä prosessi on osa koko organismin kasvua ja moitteetonta toimintaa (solujen jakautuminen synnyttää kudosten kehittymistä ja rakenteiden ylläpitoa).

Mitoosin prosessi aktivoituu organismin vaatimusten mukaisesti. Esimerkiksi nisäkkäissä punaiset verisolut (erytrosyytit) alkavat jakautua muodostamaan enemmän soluja, kun elimistö tarvitsee parempaa hapenottoa. Samoin valkoiset verisolut (leukosyytit) lisääntyvät, kun se on tarpeen tartunnan torjumiseksi.

Sitä vastoin joillakin erikoistuneilla eläinsoluilla ei käytännössä ole mitoosiprosessia tai se on hyvin hidasta. Esimerkki tästä ovat hermosolut ja lihassolut).

Yleensä ne ovat soluja, jotka ovat osa organismin sidekudosta ja rakenteellisesta kudoksesta ja joiden lisääntyminen on välttämätöntä vain silloin, kun jollakin solulla on jonkin verran vikaa tai huonontumista ja se on vaihdettava..

Solujen kasvun ja jakautumisen säätely.

Kasvun ja solujen jakautumisen ohjausjärjestelmä on monisoluisissa organismeissa paljon monimutkaisempi kuin yksisoluisissa organismeissa. Jälkimmäisessä tapauksessa lisääntymistä rajoittaa periaatteessa resurssien saatavuus.

Eläinsoluissa jakautuminen pysäytetään, kunnes on positiivinen signaali, joka aktivoi tämän prosessin. Tämä aktivointi tapahtuu naapurisolujen kemiallisten signaalien muodossa. Tämä mahdollistaa kudosten rajoittamattoman kasvun ja viallisten solujen lisääntymisen, mikä voi vakavasti vahingoittaa elimistön elämää..

Yksi mekanismeista, jotka kontrolloivat solujen lisääntymistä, on apoptoosi, jossa solu kuolee (johtuen tiettyjen proteiinien tuotannosta, jotka aktivoivat itsetuhoa), jos se aiheuttaa huomattavaa vahinkoa tai on saanut viruksen tartunnan..

Solujen kehittymistä säätelee myös kasvutekijöiden (kuten proteiinien) inhibointi. Siten solut pysyvät rajapinnassa etenemättä solusyklin M-vaiheeseen.

Organismit, jotka suorittavat sen

Mitoosin prosessi toteutetaan valtaosassa eukaryoottisoluista, yksisoluisista organismeista, kuten hiivasta, jotka käyttävät sitä epätavallisen lisääntymisprosessina, monimutkaisiin monisoluisiin organismeihin, kuten kasveihin ja eläimiin.

Vaikka yleisesti solusykli on sama kaikille eukaryoottisille soluille, yksisoluisten ja monisoluisten organismien välillä on huomattavia eroja. Ensinnäkin solujen kasvua ja jakautumista suosivat luonnollinen valinta. Monisoluisissa organismeissa proliferaatiota rajoittaa tiukat valvontamekanismit.

Yksisoluisissa organismeissa lisääntyminen tapahtuu kiihtyvällä tavalla, koska solusykli toimii jatkuvasti ja tyttärisolut alkavat nopeasti kohti mitoosia jatkamaan tätä sykliä. Monisoluisten organismien solut kasvavat ja jakautuvat huomattavasti kauemmin.

Kasvi- ja eläinsolujen mitoottisten prosessien välillä on myös joitakin eroja, kuten joissakin tämän prosessin vaiheissa, mutta periaatteessa mekanismi toimii samalla tavalla näissä organismeissa.

Solujen jakautuminen prokaryoottisissa soluissa

Yleensä prokaryoottiset solut kasvavat ja jakautuvat nopeammin kuin eukaryoottisolut.

Prokaryoottisilla soluilla (yleensä yksisoluisilla tai joissakin tapauksissa monisoluisilla) olevilla organismeilla ei ole ydinmembraania, joka eristää geneettisen materiaalin ytimen sisällä, joten se on dispergoitunut soluun, nukleos-nimiseen alueeseen. Näissä soluissa on pyöreä pääkromosomi.

Solujen jakautuminen näissä organismeissa on tällöin paljon suorempi kuin eukaryoottisoluissa, ilman kuvattua mekanismia (mitoosi). Niissä lisääntyminen suoritetaan binääristä fissiota kutsuvalla menetelmällä, jossa DNA: n replikaatio alkaa kiertokromosomin tietystä kohdasta (replikaation alku tai OriC).

Tällöin muodostetaan kaksi alkuperää, jotka siirtyvät solun vastakkaisille puolille replikoinnin aikana, ja solu ulottuu kaksinkertaiseksi. Replikoinnin päätyttyä solukalvo kasvaa sytoplasmaan, jakamalla progenitorisolu kahdeksi tyttäreksi, joilla on sama geneettinen materiaali.

Mitoosin kehittyminen

Eukaryoottisten solujen kehittyminen toi mukanaan genomin monimutkaisuuden lisääntymisen. Tähän sisältyi kehittyneempien jakomekanismien kehittäminen.

Mikä edeltää mitoosia?

On olemassa hypoteeseja, jotka osoittavat, että bakteerien jakautuminen on mitoosin edeltävä mekanismi. Binääriseen fissioihin liittyvien proteiinien (jotka voivat olla sellaisia, jotka kiinnittävät kromosomit tyttären plasmamembraanin spesifisiin kohtiin) välisiä suhteita on havaittu eukaryoottisten solujen tubuliinin ja aktiinin kanssa.

Joissakin tutkimuksissa korostetaan tiettyjä erityispiirteitä nykyisten yksisoluisten protistien jaossa. Niissä ydinkalvo pysyy ehjänä mitoosin aikana. Replikoidut kromosomit pysyvät ankkuroituna tämän kalvon tiettyihin kohtiin, erottaen, kun ydin alkaa venyä solujen jakautumisen aikana.

Tämä osoittaa jonkin verran sattumaa binäärisen fissio-prosessin kanssa, jossa replikoidut kromosomit kiinnittyvät tiettyihin kohtiin solukalvolla. Sitten hypoteesissa todetaan, että protistit, jotka esittävät tätä laatua solunjakautumisen aikana, olisivat voineet säilyttää tämän prokaryoottisen tyypin esi-solun ominaisuuden.

Tällä hetkellä ei ole vielä kehitetty selityksiä, miksi monisoluisten organismien eukaryoottisoluissa on välttämätöntä, että ydinkalvo hajoaa solunjakautumisprosessin aikana.

viittaukset

  1. Albarracín, A., ja Telulón, A. A. (1993). Soluteoria 1800-luvulla. AKAL-versiot.
  2. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberth, K., ja Walter, P. (2008). Solun molekyylibiologia. Garland Science, Taylor ja Francis Group.
  3. Campbell, N., & Reece, J. (2005). Biologia 7th painos, AP.
  4. Griffiths, A.J., Lewontin, R.C., Miller, J.H., & Suzuki, D.T. (1992). Johdatus geneettiseen analyysiin. McGraw-Hill Interamericana.
  5. Karp, G. (2009). Solu- ja molekyylibiologia: käsitteet ja kokeilut. John Wiley & Sons.
  6. Lodish, H., Darnell, J. E., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Scott, M. P., & Matsudaira, P. (2008). Mollekulaarinen solubiologia. Macmillan.
  7. Segura-Valdez, M. D. L., Cruz-Gómez, S. D. J., López-Cruz, R., Zavala, G., & Jiménez-García, L. F. (2008). Mitoosin visualisointi atomivoimamikroskoopilla. TIP. Aikakauslehti on erikoistunut kemiallisiin biologisiin tieteisiin, 11 (2), 87-90.