Mitosephasen, Merkmale, Funktionen und Organismen

Der Mitose Es handelt sich um einen Zellteilungsprozess, bei dem eine Zelle genetisch identische Tochterzellen produziert. Für jede Zelle werden zwei "Töchter" mit derselben Chromosombelastung erzeugt. Diese Teilung wird in den somatischen Zellen eukaryotischer Organismen durchgeführt.

Dieser Prozess ist eine der Stadien des Zellzyklus eukaryotischer Organismen, die in 4 Phasen verstanden wird: S (DNA -Synthese), M (Zellteilung), G1 und G2 (Zwischenphasen, in denen mrnAs und Proteine ​​auftreten). Zusammen werden die Phasen G1, G2 und S als Schnittstelle betrachtet. Die nukleare und zytoplasmatische Teilung (Mitose und Zytokinese) bilden die letzte Stufe des Zellzyklus.

Mydoseübersicht. Quelle: ViewAprabha [CC BY-SA 3.0 (https: // creativecommons.Org/lizenzen/by-sa/3.0)]]

Auf molekularer Ebene wird die Myitose durch die Aktivierung einer Kinase (Protein) bezeichnet, die als MPF (Reifung Förderungsfaktor) bezeichnet wird. Letzteres ermöglicht es der Zelle, die morphologischen Änderungen vorzustellen, die für die Durchführung des Teilungsprozesses erforderlich sind.

Mitose ist ein asexueller Prozess, da die Vorläuferzelle und ihre Töchter genau die gleichen genetischen Informationen haben. Diese Zellen werden als diploid bekannt, indem sie die vollständige Chromosomlast tragen (2n).

Meiose hingegen ist der Prozess der Zellteilung, der zu sexueller Reproduktion führt. In diesem Prozess repliziert eine diploide Stammzelle ihre Chromosomen und teilt sich dann zweimal hintereinander (ohne ihre genetischen Informationen zu replizieren),. Schließlich werden 4 Tochterzellen mit nur der Hälfte der chromosomalen Belastung erzeugt, die als Haploiden (n) bezeichnet werden (n).

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Allgemeinheiten der Mitose

Mitose in einzellulären Organismen produziert im Allgemeinen Tochterzellen, die ihren Eltern sehr ähnlich sind. Im Gegensatz dazu kann dieser Prozess während der Entwicklung von mehrzelligen Wesen zwei Zellen mit einigen unterschiedlichen Eigenschaften verursachen (obwohl er genetisch identisch ist).

Diese Zelldifferenzierung führt zu den verschiedenen Zelltypen, die die mehrzelligen Organismen ausmachen.

Während des Lebens eines Organismus tritt der Zellzyklus kontinuierlich auf und bildet ständig neue Zellen, die wiederum wachsen und sich vorbereiten, um sich durch Myitose zu teilen.

Das Zellwachstum und die Teilung werden durch Mechanismen wie Apoptose (programmierter Zelltod) reguliert, die es ermöglichen, ein Gleichgewicht aufrechtzuerhalten, wodurch ein übermäßiges Wachstum von Geweben vermieden wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass defekte Zellen nach den Anforderungen und Bedürfnissen des Organismus durch neue Zellen ersetzt werden.

Welche Relevanz hat dieser Prozess?

Die Fähigkeit zu reproduzieren ist eine der wichtigsten Merkmale aller Organismen (von einzellig bis multizellulär) und der Zellen, die sie zusammensetzen. Diese Qualität ermöglicht es, die Kontinuität Ihrer genetischen Informationen zu gewährleisten.

Das Verständnis der Prozesse von Mitose und Meiose hat eine grundlegende Rolle beim Verständnis der faszinierenden Zelleigenschaften von Organismen gespielt. Zum Beispiel die Eigenschaft, die Anzahl der Chromosomen von einer Zelle zu einer anderen innerhalb eines Individuums und zwischen Individuen derselben Spezies zu halten.

Wenn wir in unserer Haut eine Art Schnitt oder Wunde leiden, beobachten wir, wie sich die beschädigte Haut innerhalb weniger Tage erholt. Dies geschieht dank des Myitoseprozesses.

Phasen und seine Eigenschaften

Im Allgemeinen folgt die Mythose in allen eukaryotischen Zellen der gleichen Prozesssequenz (Phasen). In diesen Phasen treten in der Zelle viele morphologische Veränderungen auf. Unter ihnen die Kondensation der Chromosomen, die Bruch der Kernmembran, die Trennung der Zelle von der extrazellulären Matrix und andere Zellen und die Aufteilung des Zytoplasmas.

In einigen Fällen gelten die Kernteilung und die zytoplasmatische Aufteilung als unterschiedliche Phasen (Mitose bzw. Cytokinese).

Für ein besseres Studium und ein besseres Verständnis des Prozesses wurden sechs (6) Phasen bezeichnet, genannt: Propase, Versprechen, Metaphase, Anaphase und Telophase, und betrachtete dann die Zytokinese als sechste Phase, die sich während der Anaphase zu entwickeln beginnt.

Telophase ist die letzte Phase der Mitose. Stammen aus https: // commons.Wikimedia.Org/wiki/Datei: Mitosepanel.JPG. Über Wikimedia Commons

Diese Phasen wurden seit dem neunzehnten Jahrhundert durch das Lichtmikroskop untersucht. Heute sind sie heute nach den morphologischen Eigenschaften der Zelle wie chromosomaler Kondensation und der Bildung der mitotischen Spindel leicht erkennbar.

Prophase

Prophase. Leomonaci98 [CC BY-SA 4.0 (https: // creativecommons.Org/lizenzen/by-sa/4.0)] aus Wikimedia Commons

Profase ist die erste sichtbare Manifestation der Zellteilung. In dieser Phase können Sie das Auftreten von Chromosomen als unterscheidbare Formen aufgrund der fortschreitenden Verdichtung von Chromatin sehen. Diese Kondensation von Chromosomen beginnt mit der Phosphorylierung von Histona -H1 -Molekülen durch die MPF -Kinase.

Der Kondensationsprozess besteht aus Kontraktion und damit der Verringerung der Größe der Chromosomen. Dies geschieht aufgrund des Rollens von Chromatinfasern, wodurch leichter verdrängbare Strukturen (mitotische Chromosomen) erzeugt werden.

Die Chromosomen, die zuvor während der Zeit des Zellzyklus dupliziert wurden, erwerben ein Doppelfilament -Erscheinungsbild, das als Schwester Chromatiden bezeichnet wird. Diese Filamente bleiben durch eine Region namens Centromero vereint. In dieser Phase verschwinden auch die Nucleoli.

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Mitotische Spindelbildung

Von Silvia3 [GFDL (http: // www.Gnu.Org/copyleft/fdl.HTML) oder CC BY-SA 4.0 (https: // creativecommons.Org/lizenzen/by-sa/4.0)] aus Wikimedia Commons

Während der Prophase die mitotische Spindel, bestehend aus Mikrotubuli und Proteinen, die eine Reihe von Fasern bilden.

Wenn die Spindel gebildet wird.

Die Zentren (eine im Zellzyklus funktionelle Organelle ohne Membran), doppelt in der Grenzfläche, wirkt als Montageeinheit der Mikrotubuli der Spindel. In tierischen Zellen hat das Zentrieren in der Mitte ein Paar Zentriolen; Aber diese fehlen in den meisten Pflanzenzellen.

Doppelte Zentren, sie trennen sich voneinander, während die Mikrotubuli der Spindel in jedem von ihnen zusammengebaut werden, und beginnen, zu den entgegengesetzten Enden der Zelle zu wandern.

Am Ende der Prophase beginnt das Bruch der Kernverpackung, die in getrennten Prozessen auftritt: der MAS -Offage der Kernpore, das Kernblatt und die Kernmembranen. Diese Pause ermöglicht es mit der mitotischen Spindel und Chromosomen, mit der Interaktion zu beginnen.

Versprechen

Leomonaci98 [CC BY-SA 4.0 (https: // creativecommons.Org/lizenzen/by-sa/4.0)]]

In diesem Stadium wurde die Kernhülle vollständig fragmentiert, so dass die Mikrotubuli der Spindel in diesen Bereich eindringen und mit Chromosomen interagieren. Die beiden Zentren haben sich jeweils in den Polen der mitotischen Spindel in den entgegengesetzten Extremen der Zellen getrennt.

Jetzt umfasst die mitotische Spindel die Mikrotubuli (die sich von jeder Zentrierung bis zur Zentrum der Zelle erstrecken), die Zentren und ein Paar Osteren (Strukturen mit radialer Verteilung von kurzen Mikrotubuli, die aus jeder Zentrierung eingesetzt werden).

Die Chromatiden entwickelten jeweils eine spezialisierte Proteinstruktur namens Cinetocoro, die sich im Zentromer befindet. Diese Knetocoros befinden sich in entgegengesetzt.

Diese an Cinetocoro befestigten Mikrotubuli beginnen, das Chromosom von dem Ende zu bewegen, von dem sie sich erstrecken. Einige von einer Stange und andere des entgegengesetzten Pols. Dies erzeugt einen „Zug- und Schrumpfen“ -Effekt, der beim Stabilisieren das Chromosom ermöglicht, zwischen den Enden der Zelle zu enden.

Metaphase

Chromosomen, die während der mythischen Metaphase in der äquatorialen Platte der Zelle ausgerichtet sind

In der Metaphase befinden sich die Zentren an den gegenüberliegenden Enden der Zellen. Die Spindel zeigt eine klare Struktur, in deren Zentrum die Chromosomen lokalisiert sind. Die Zentromere dieser Chromosomen sind an den Fasern fixiert und in einer imaginären Ebene namens metaphasisches Plaque ausgerichtet.

Chromatid -Cipnetocoros bleiben an den Mikrotubuli des Cinetocoro gebunden. Mikrotubuli, die sich nicht an Knetocoros haften und sich von den entgegengesetzten Polen der Spindel erstrecken, interagieren jetzt miteinander. Zu diesem Zeitpunkt stehen die Mikrotubuli aus den Osteren mit der Plasmamembran in Kontakt.

Dieses Wachstum und die Wechselwirkung von Mikrotubuli vervollständigt die Struktur der mitotischen Spindel und verleiht "Vogelkäfig" ein Aussehen.

Morphologisch gesehen ist diese Phase diejenige, die sich weniger verändert, daher wurde sie als Ruhephase angesehen. Obwohl sie nicht leicht nennen.

Anaphase

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Während der Anaphase beginnt sich jedes Chromatidenpaar zu trennen (durch die Inaktivierung der Proteine, die sie zusammenhalten). Getrennte Chromosomen bewegen sich gegenüber den entgegengesetzten Enden der Zelle.

Diese Migrationsbewegung ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass die Mikrotubuli des Catocoro deacortan einen "Pull" -Effekt erzeugen. Abhängig vom Standort des Zentromers im Chromosom kann es während seiner Verschiebung eine bestimmte Form wie V oder J annehmen.

Die Mikrotubuli, die nicht am Knetocoro haften, wachsen und verlängern durch Tubulinadhäsion (Protein) und durch die Wirkung von motorischen Proteinen, die sich darauf bewegen, sodass der Kontakt zwischen ihnen stoppen kann. Wenn sie sich voneinander weg bewegen, tun es auch Spindelpolen, die die Zelle verlängern.

Am Ende dieser Phase befinden sich die Chromosomengruppen an den gegenüberliegenden Enden der mitotischen Spindel.

Telophase

Telophase. Leomonaci98 [CC BY-SA 4.0 (https: // creativecommons.Org/lizenzen/by-sa/4.0)]]

Telophase ist die letzte Phase der Kernteilung. Cinetocoro -Mikrotubuli zersetzen sich, während die polaren Mikrotubuli weiter verlängert werden.

Die Kernmembran bildet sich um jedes Chromosomenspiel, wobei die Kernwickeln der Elternzelle verwendet werden, die wie Zytoplasma -Vesikel waren.

In diesem Stadium sind die Chromosomen, die sich in den Zellpolen befinden, aufgrund der Defosphorylierung von Histonmolekülen (H1) vollständig entmutigt (H1). Die Bildung der Elemente der Kernmembran wird durch mehrere Mechanismen geleitet.

Während der Anaphase wurden viele der phosphorylierten Proteine ​​in der Prophase defosphoriliert. Dies ermöglicht den Beginn der Telophase.

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Andererseits wird die Kernpore neu assembla ermöglicht, die das Pumpen von Kernproteinen zulässt. Kernlamina -Proteine ​​werden defosphoryliert, sodass sie wieder assoziiert werden können, um die Bildung dieser Kernschild zu vervollständigen.

Nachdem die Chromosomen vollständig entmutigt wurden.

Zytokinese

Die Cytocinese wird als Ereignis getrennt von der Kernteilung und häufig in typischen Zellen angesehen. Der zytoplasmatische Aufteilungsprozess begleitet jede Myitose, beginnend in Anaphase. Mehrere Studien haben gezeigt, dass in einigen Embryonen vor der zytoplasmatischen Teilung mehrere Kernteilungen auftreten.

Der Prozess beginnt mit dem Auftreten einer Rille oder Spalte, die in der Ebene der metaphasischen Plaque gekennzeichnet ist, um sicherzustellen, dass die Teilung zwischen den Chromosomengruppen auftritt. Der Ort der Spalte wird durch die mitotische Spindel spezifisch die Mikrotubuli der Ásteres angezeigt.

In der markierten Spalte gibt es eine Reihe von Mikrofilamenten, die einen Ring bilden, der auf die zytoplasmatische Seite der Zellmembran gerichtet ist, die weitgehend aus Actin und Myosin bestand. Diese Proteine ​​interagieren miteinander, wodurch die Kontraktion des Rings um die Rille umgehen kann.

Diese Kontraktion wird durch das Gleiten der Filamente dieser Proteine ​​erzeugt, wenn sie miteinander interagieren, genauso wie in Muskelgeweben sie beispielsweise in Muskelgeweben.

Die Kontraktion des Rings wird vertieft, indem ein "Prise" -Effekt ausgeübt wird, der schließlich die Elternzelle unterteilt und die Trennung von Tochterzellen mit seinem zytoplasmatischen Inhalt in der Entwicklung ermöglicht.

Cytocinese in Pflanzenzellen

Pflanzenzellen haben eine Zellwand.

Die Bildung einer neuen Zellwand beginnt, die Mikrotubuli der Restspindel zusammenzustellen, was den Framoplasten darstellt. Diese zylindrische Struktur wird durch zwei Mikrotubules -Spiele gebildet, die sich an ihren Enden verbinden und deren positive Pole in eine elektronische Plaque in der Äquatorebene eingebettet sind.

Kleine Vesikel aus dem Golgi -Apparat, voller Vorläufer der Zellwand, bewegen. Der Inhalt der Vesikel wird auf dieser Platte beim Wachstum getrennt.

Diese Platte wächst und fusioniert mit der Plasmamembran entlang des Zellumfangs. Dies geschieht aufgrund der ständigen Umstrukturierung der Mikrotubuli des Framoplasts in der Peripherie der Platte, so.

Auf diese Weise tritt die zytoplasmatische Trennung von Tochterzellen auf. Schließlich ermöglicht der Inhalt der Zellplatte neben den darin enthaltenen Cellulosemikrofasern die Bildung der neuen Zellwand ab.

Funktionen

Mitose ist ein Teilungsmechanismus in Zellen und Teil einer der Phasen des Zellzyklus in Eukaryoten. In einfacher Weise können wir sagen, dass die Hauptfunktion dieses Prozesses die Reproduktion einer Zelle in zwei Tochterzellen ist.

Für einzellige Organismen bedeutet die Zellteilung die Erzeugung neuer Individuen, während für mehrzelluläre Organismen dieser Prozess Teil des Wachstums und der korrekten Funktion des gesamten Körpers ist (die Zellteilung erzeugt die Entwicklung von Geweben und Aufrechterhaltung von Strukturen).

Der Mythose -Prozess wird gemäß den Anforderungen des Organismus aktiviert. Bei Säugetieren beispielsweise beginnen rote Blutkörperchen (Erythrozyten), mehr Zellen zu teilen, wenn der Körper eine bessere Sauerstoffeinnahme benötigt. In ähnlicher Weise reproduzieren sich weiße Blutkörperchen (Leukozyten), wenn es notwendig ist, eine Infektion zu bekämpfen.

Im Gegensatz dazu fehlt einige spezialisierte tierische Zellen praktisch den Mitose -Prozess oder ist sehr langsam. Beispiel hierfür sind Nervenzellen und Muskelzellen).

Im Allgemeinen sind sie Zellen, die Teil des Binde- und Strukturgewebes des Organismus sind und deren Reproduktion nur erforderlich ist, wenn eine Zelle einen Fehler oder eine Verschlechterung hat und ersetzt werden muss.

Wachstumsregulation und Zellteilung.

Das Zellwachstum und das Zellteilungssystem sind in mehrzelligen Organismen viel komplexer als in der Einheitlichen. In letzterem ist die Reproduktion im Grunde genommen durch die Verfügbarkeit von Ressourcen eingeschränkt.

In tierischen Zellen wird die Teilung festgehalten, bis ein positives Signal vorliegt, das diesen Prozess aktiviert. Diese Aktivierung erfolgt in Form chemischer Signale aus benachbarten Zellen. Dies ermöglicht es, ein unbegrenztes Wachstum von Geweben und die Reproduktion defekter Zellen zu verhindern, die das Leben des Organismus ernsthaft schädigen können.

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Einer der Mechanismen, die die Zellmultiplikation kontrollieren.

Es gibt auch die Regulation der Zellentwicklung durch die Hemmung von Wachstumsfaktoren (wie Protein). Somit bleiben die Zellen in der Grenzfläche, ohne zur M -Phase des Zellzyklus zu gehen.

Organismen, die es ausführen

Der Mitosis -Prozess wird in der überwiegenden Mehrheit der eukaryotischen Zellen durchgeführt, von einzelligen Organismen wie Hefe, die ihn als asexuellen Fortpflanzungsprozess verwenden, bis hin zu komplexen mehrzelligen Organismen wie Pflanzen, Tieren und Tieren.

Obwohl der Zellzyklus im Allgemeinen für alle eukaryotischen Zellen gleich ist, gibt es bemerkenswerte Unterschiede zwischen einzelligen und mehrzelligen Organismen. Im ersteren wird das Wachstum und die Aufteilung von Zellen durch natürliche Selektion bevorzugt. In mehrzelligen Organismen ist die Proliferation durch strenge Kontrollmechanismen begrenzt.

In einzelligen Organismen tritt die Reproduktion auf, die beschleunigt, da der Zellzyklus ständig funktioniert und Tochterzellen schnell in Richtung Myitose begeben, um mit diesem Zyklus fortzufahren. Während die Zellen von mehrzelligen Organismen erheblich mehr Zeit in Anspruch nehmen, um zu wachsen und zu teilen.

Es gibt auch einige Unterschiede zwischen den mitotischen Prozessen von Pflanzen- und Tierzellen, wie in einigen der Phasen dieses Prozesses, aber im Prinzip funktioniert der Mechanismus in diesen Organismen ähnlich.

Zelluläre Aufteilung in prokaryotischen Zellen

Prokaryotische Zelle

Im Allgemeinen wachsen prokaryotische Zellen und sind schneller als eukaryotische Zellen geteilt.

Organismen mit prokaryotischen Zellen (normalerweise einzeln oder in einigen mehrzelligen Fällen) fehlt eine Kernmembran, die das genetische Material in einem Kern isoliert, so. Diese Zellen haben ein Hauptkreischromosom.

Die Zellteilung in diesen Organismen ist dann viel direkter als in eukaryotischen Zellen, was den beschriebenen Mechanismus (Mitose) fehlt. In ihnen wird die Reproduktion durch einen Prozess als binäre Spaltung durchgeführt, bei dem die DNA -Replikation an einer spezifischen kreisförmigen Chromosomenstelle beginnt (Ursprung der Replikation oder ORIC).

Es entsteht zwei Ursprünge. Am Ende der Replikation wächst die Zellmembran in das Zytoplasma und teilt die Vorläuferzelle in zwei Töchter mit demselben genetischen Material ein.

Entwicklung der Mitose

Die Entwicklung eukaryotischer Zellen brachte die Zunahme der Komplexität im Genom mit. Dies implizierte die Entwicklung von aufwändigeren Abteilungsmechanismen.

Was ging der Mitose voraus?

Es gibt Hypothesen, die vorschlagen, dass die bakterielle Teilung der Vorgängermechanismus der Mitose ist. Eine bestimmte Beziehung zwischen den mit Binärspaltung verbundenen Proteinen wurde festgestellt (die die Chromosomen an bestimmte Stellen der Plasmamembran der Töchter verankern) mit dem Tubulin und dem Aktin der eukaryotischen Zellen.

Einige Studien weisen auf bestimmte Besonderheiten in der Aufteilung moderner einzelliger Protisten hin. In ihnen bleibt die Kernmembran während der Mitose intakt. Replikierte Chromosomen bleiben an bestimmten Stellen dieser Membran verankert und trennt sich, wenn sich der Kern während der Zellteilung zu dehnen beginnt.

Dies zeigt einen bestimmten Zufall mit dem binären Spaltungsprozess, bei dem replizierte Chromosomen an bestimmten Orten in der Zellmembran fixiert sind. Die Hypothese schlägt dann vor, dass die Protisten, die diese Qualität während ihrer Zellteilung präsentieren.

Derzeit sind Erklärungen darüber, warum eukaryotische Zellen von mehrzelligen Organismen noch nicht entwickelt wurden.

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