Mytosfaser och deras egenskaper, funktioner och organismer



den mitos det är en process av celldelning, där en cell producerar genetiskt identiska dotterceller; för varje cell genereras två "döttrar" med samma kromosomladdning. Denna uppdelning sker i de somatiska cellerna av eukaryota organismer.

Denna process är en av de stadier av cellcykeln av eukaryota organismer, vilken innefattas i 4 faser: S (DNA-syntes), M (celldelning), G1 och G2 (mellansteg där mRNA och proteiner producerade) . Övergripande, G1, G2 och S-faserna anses som ett gränssnitt. Cytoplasmisk och nukleär delning (mitos och cytokines) bildar det sista stadiet av cellcykeln.

På molekylär nivå initieras mitos genom aktiveringen av ett kinas (protein) som kallas MPF (Maturation Promoting Factor) och därmed fosforylering av ett signifikant antal proteinkomponenter i cellen. Den senare tillåter cellen att presentera de morfologiska förändringar som är nödvändiga för att utföra delningsprocessen.

Mitos är en aseksuell process, eftersom stamcellen och dess döttrar har exakt samma genetiska information. Dessa celler är kända som diploider eftersom de bär den fullständiga kromosomala laddningen (2n).

Meiosi är å andra sidan processen med celldelning som ger upphov till sexuell reproduktion. I denna process replikerar en diploid stamceller sina kromosomer och delar sedan två gånger i rad (utan att replikera sin genetiska information). Slutligen genereras 4 dotterceller med endast hälften av kromosomladningen, som kallas haploid (n).

index

  • 1 Allmänt av mitos
  • 2 Vad är relevansen av denna process?
  • 3 faser och deras egenskaper
    • 3.1 Profase
    • 3.2 Prometafas
    • 3,3 metafas
    • 3,4 anafas
    • 3,5 telofas
    • 3,6 cytokines
    • 3,7 Cytokinesis i växtceller
  • 4 funktioner
  • 5 Reglering av celltillväxt och uppdelning.
  • 6 Organisationer som utför det
  • 7 celldelning i prokaryota celler
  • 8 Evolution av mitos
    • 8.1 Vad föregick mitos?
  • 9 referenser

Allmänt av mitos

Mitos i unicellulära organismer producerar vanligtvis dotterceller som mycket liknar deras stamfödare. I motsats till detta, under utvecklingen av multicellulära varelser, kan denna process härleda två celler med vissa olika egenskaper (trots att de är genetiskt identiska).

Denna celldifferentiering ger upphov till de olika celltyperna som utgör de multicellulära organismerna.

Under en organisms livstid uppstår cellcykeln kontinuerligt och bildar ständigt nya celler som i sin tur växer och förbereder sig för att dela genom mitos.

Tillväxt och celldelning regleras av mekanismer, såsom apoptos (programmerad celldöd), vilket möjliggör upprätthållande av balans, förhindrande av överväxande tillväxt av vävnader. På detta sätt säkerställs att de defekta cellerna ersätts av nya celler, enligt organismens krav och behov.

Vad är relevansen av denna process?

Förmågan att reproducera är en av de viktigaste egenskaperna hos alla organismer (från encell till multicellulär) och cellerna som komponerar den. Denna kvalitet gör att du kan säkerställa kontinuiteten i din genetiska information.

Förståelsen av mitos och meios processer har spelat en grundläggande roll för att förstå de fascinerande cellulära egenskaperna hos organismer. Till exempel egenskapen att hålla antalet kromosomer konstanta från en cell till en annan inom en individ och mellan individer av samma art.

När vi lider av någon form av skära eller sår i vår hud, observerar vi hur den skadade huden återhämtar sig om några dagar. Detta händer tack vare mitosprocessen.

Faser och deras egenskaper

I allmänhet följer mitos samma sekvens av processer (faser) i alla eukaryota celler. I dessa faser uppträder många morfologiska förändringar i cellen. Bland dem är kondensationen av kromosomerna, kärnmembranets brott, separation av cellen från den extracellulära matrisen och från andra celler och uppdelning av cytoplasma.

I vissa fall anses kärndelning och cytoplasmisk delning som separata faser (respektive mitos och cytokines).

För en bättre förståelse av processen och studera de utsetts sex (6) faser, nämligen: profas, prometafas, metafas, anafas och telofas, cytokines sedan betraktas som en sjätte fas, som börjar att utvecklas under anafas.

Dessa faser har studerats sedan artonhundratalet genom ljusmikroskop, så idag är lätt att känna igen som morfologiska kännetecken presenterande cell, såsom kromosomkondensation, och mitotisk spolbildning.

profas

Profasen är den första synliga manifestationen av celldelning. I denna fas kan du se utseendet av kromosomer som särskiljningsbara former på grund av den progressiva komprimeringen av kromatin. Denna kondensation av kromosomerna börjar med fosforyleringen av histon Hl-molekyler av MPF-kinaset.

Kondensationsprocessen består av sammandragningen och därigenom minskningen av kromosomernas storlek. Detta sker på grund av lindningen av kromatinfibrerna, vilket ger lättare förskjutbara strukturer (mitotiska kromosomer).

Kromosomer som tidigare duplicerats under S-perioden av cellcykeln, förvärvar ett dubbelfilamentutseende, som kallas systerskromatider, varvid filamenten hålls samman genom en region som kallas centromerer. I denna fas försvinner nukleolerna också.

Bildandet av den mitotiska spindeln

Under profasen bildas den mitotiska spindeln, som består av mikrotubuli och proteiner som utgör en uppsättning fibrer.

Som spindeln bildas, kommer demontering mikrotubuluscytoskelettet (genom att inaktivera proteiner bibehåller sin struktur), ger den nödvändiga materialet för bildandet av nämnda mitotiska spindeln.

Centrosomen (en organel utan ett membran, som är funktionellt i cellcykeln) dupliceras vid gränssnittet, fungerar som aggregatets enhet för spindelmikrotubuli. I djurceller har centrosomen ett par centrioler i mitten; men dessa är frånvarande i de flesta växtceller.

De duplicerade centrosomerna börjar skilja sig från varandra medan mikrotubuli i spindeln monteras i var och en av dem, börjar att migrera mot motsatta ändar av cellen.

Vid profasens slut börjar bristningen av kärnämnehöljet, som förekommer i separata processer: demontering av kärnporer, kärnlaminat och kärnmembran. Denna paus gör det möjligt för den mitotiska spindeln och kromosomerna att börja interagera.

prometafas

I detta skede har kärnkuvertet varit helt fragmenterat, så spindelmikrotubuli invaderar detta område, interagerar med kromosomerna. De två centrosomerna har separerat, var och en belägen vid polerna i den mitotiska spindeln vid motsatta ändar av cellerna.

Nu, de mitotiska spindel microtubules innefattar (sträcker sig från varje centrosom mot centrum av cellen), centrosomer, och ett par av astrar (strukturer med korta radiell fördelning av mikrotubuli, som distribueras från varje centrosom).

Kromatiderna utvecklades var och en, en specialiserad proteinstruktur, kallad kinetochore, belägen i centromeren. Dessa kinetochores är belägna i motsatta riktningar och några mikrotubuli, kallad kinetochore mikrotubuli, klistrar på dem..

Dessa mikrotubuli bundna till kinetochoren börjar flytta till kromosomen från slutet av vilken de sträcker sig; några från en pol och andra från den motsatta polen. Detta skapar en "pull and shrink" -effekt som vid stabilisering tillåter att kromosomen hamnar mellan cellens ändar.

metafas

I metafasen ligger centrosomerna i motsatta ändar av cellerna. Spindeln visar en tydlig struktur, i vars centrum kromosomerna ligger. Centromererna av nämnda kromosomer fixeras till fibrerna och inriktas i ett imaginärt plan som kallas metafasplatta.

Kinetetochorerna av kromatiderna är fortfarande fästa vid kinetochore mikrotubuli. Mikrotubuli som inte klibbar kinetochoresna och sträcker sig från motstående poler av spindeln, interagerar nu med varandra. Vid denna tidpunkt är mikrotubuli från astersna i kontakt med plasmamembranet.

Denna tillväxt och interaktion av mikrotubuli kompletterar den mitotiska spindelns struktur och ger den ett "fågelbur" utseende..

Morfologiskt är denna fas den som framträder mindre förändringar, så det betraktades som en viloperation. Men även om de inte är lätt märkbara, förekommer många viktiga processer i det, liksom att vara det längsta stadiet av mitos..

anafas

Under anafas börjar varje kromatidpar separera (genom att inaktivera proteinerna som håller dem ihop). Separata kromosomer rör sig mot motsatta ändar av cellen.

Denna migrationsrörelse beror på förkortningen av kinetochore mikrotubuli, vilket genererar en "pull" -effekt som gör att varje kromosom rör sig från sin centromerer. Beroende på placeringen av centromeren på kromosomen kan den ta en viss form som V eller J under dess förskjutning..

Mikrotubuli inte kopplad till kinetochore växa och långsträckta vidhäftande tubulin (protein) och genom verkan av motorproteiner som rör sig över dem, så att kontakt mellan dessa stopp. När du flyttar bort från varandra, spindel polerna göra också, förlängning cellen.

I slutet av denna fas är grupper av kromosomer belägna i motsatta ändar av den mitotiska spindeln, så att varje ände av cellen förblir med en komplett och ekvivalent uppsättning kromosomer..

telofase

Telofas är den sista fasen av kärnkraftsavdelningen. Kininchore-mikrotubulina sönderdelas medan de polära mikrotubulerna förlängs ytterligare.

Kärnmembranet börjar bildas kring varje uppsättning kromosomer, med användning av kärnkropparna i stamcellen, vilka var som blåsor i cytoplasman.

I detta stadium avkoloneras de kromosomer som finns i cellulärpolerna fullständigt på grund av defosforylering av histonmolekylerna (H1). Bildandet av elementen i kärnmembranet styrs av flera mekanismer.

Under anafas defosforylerades många av de fosforylerade proteinerna i profasen. Detta gör det möjligt att i början av telofasen börjar kärnvätskorna att återmontera, associera med ytan av kromosomerna.

Å andra sidan monteras nukleärporan vilket möjliggör pumpning av kärnproteiner. Proteinerna i kärnlaminatet defosforyleras, vilket låter dem associera igen för att slutföra bildningen av nämnda kärnlaminat.

Slutligen, efter att kromosomerna är fullständigt avkondenserade, återiniseras RNA-syntesen, bildar nukleolerna igen och kompletterar bildandet av dottercellernas nya interfaskärnor.

cytokines

Cytokinesis tas som en händelse som skiljer sig från kärnkraftsavdelningen, och vanligtvis i typiska celler följer processen för cytoplasmatisk delning varje mitos, som börjar i anafasen. Flera studier har visat att i vissa embryon förekommer flera kärnkvarterer före den cytoplasmatiska uppdelningen.

Processen börjar med utseende av ett spår eller spår som är markerat i metafasplattans plan, vilket säkerställer att uppdelningen sker mellan grupper av kromosomer. Spaltens ställe indikeras av den mitotiska spindeln specifikt, mikrotubulerna hos astersna.

I den markerade spalten är en serie av mikrofilament som bildar en ring riktad mot cellmembranets cytoplasmatiska sida, bestående huvudsakligen av aktin och myosin. Dessa proteiner interagerar med varandra vilket möjliggör sammandragningen av ringen runt spåret.

Denna sammandragning genereras genom glidning av filamenten hos dessa proteiner, när de interagerar med varandra, på samma sätt som de gör till exempel i muskelvävnader.

Sammandragningen av ringen fördjupas genom att utöva en "kläm" -effekt som slutligen delar stamcellen, vilket möjliggör separation av dottercellerna med deras utvecklande cytoplasmatiska innehåll.

Cytokinesis i växtceller

Växtceller har en cellvägg, så deras process av cytoplasmatisk uppdelning skiljer sig från det som tidigare beskrivits och börjar i telofas.

Bildandet av en ny cellvägg börjar när mikrotubuli i den kvarvarande spindeln är sammansatta, som utgör fragmoplast. Denna cylindriska struktur bildas av två uppsättningar mikrotubuli som är förbundna vid sina ändar och vars positiva poler är inbäddade i en elektronisk platta i ekvatorialplanet.

A små vesiklar från Golgi-apparaten, packad med cellväggs prekursorer, förflyttas genom mikrotubuli fragmoplasto till ekvatorialområde, som kombinerar för att bilda en cellplattan. Innehållet i blåsorna segregeras i denna tallrik när det växer.

Nämnda platta växer, smältning med plasmamembranet längs cellperimetern. Detta sker på grund av den konstanta omplaceringen av mikrotubuli av fragmoplasten i plattans periferi, vilket möjliggör att fler vesiklar rör sig mot detta plan och tömmer innehållet.

På detta sätt sker cytoplasmatisk separation av dotterceller. Slutligen tillåter innehållet i cellplattan tillsammans med cellulosamikrofiberna inuti det att fylla bildandet av den nya cellväggen.

funktioner

Mitos är en mekanism för delning i celler, och ingår i en av faser av cellcykeln i eukaryoter. På ett enkelt sätt kan vi säga att huvudprocessen för denna process är reproduktionen av en cell i två dotterceller.

Till encelliga organismer, celldelning betyder generering av nya individer medan flercelliga organismer för denna process är en del av tillväxt och väl fungerande hela organismen (celldelning genererar vävnadsutveckling och underhåll av strukturer).

Processen med mitos aktiveras enligt organismens krav. I däggdjur börjar till exempel röda blodkroppar (erytrocyter) dela upp att bilda fler celler när kroppen behöver en bättre syreupptagning. På samma sätt reproducerar vita blodkroppar (leukocyter) när det är nödvändigt att bekämpa en infektion.

Däremot saknar vissa specialiserade djurceller praktiskt taget mitosprocessen eller är mycket långsam. Ett exempel på detta är nervceller och muskelceller).

I allmänhet är de celler som ingår i organismerens bindande och strukturella vävnad och vars reproduktion endast är nödvändig när någon cell har viss defekt eller försämring och behöver bytas ut.

Reglering av celltillväxt och uppdelning.

Kontrolsystemet för tillväxt och celldelning är mycket mer komplex i multicellulära organismer än i unicellulära organismer. I den senare är reproduktionen i grunden begränsad av tillgången på resurser.

I djurceller stoppas divisionen tills det finns en positiv signal som aktiverar denna process. Denna aktivering kommer i form av kemiska signaler från närliggande celler. Detta möjliggör förhindrande av obegränsad tillväxt av vävnader och reproduktion av defekta celler, som allvarligt kan skada organismens livstid.

En av de mekanismer som styr cellmultiplikationen är apoptos, där en cell dör (på grund av produktionen av vissa proteiner som aktiverar självförstörelse) om den uppvisar avsevärd skada eller är infekterad av ett virus.

Det finns också regleringen av cellutveckling genom inhibering av tillväxtfaktorer (såsom proteiner). Således förblir cellerna i gränssnittet, utan att fortsätta till M-fasen i cellcykeln.

Organer som bär det ut

Processen för mitos utförs i den stora majoriteten av eukaryota celler, från encelliga organismer, såsom jäst, med användning av det som asexuell processreproduktion till komplexa multicellulära organismer såsom växter och djur.

Även om cellcykeln i allmänhet är densamma för alla eukaryota celler, är det märkbara skillnader mellan encelliga och multicellulära organismer. I det förra favoriseras cellernas tillväxt och uppdelning av naturliga val. I multicellulära organismer är proliferation begränsad av strikta kontrollmekanismer.

I encelliga organismer uppträder reproduktion på ett accelererat sätt, eftersom cellcykeln arbetar ständigt och dottercellerna börjar snabbt mot mitos för att fortsätta med denna cykel. Medan cellerna i multicellulära organismer tar betydligt längre tid att växa och dela.

Det finns också vissa skillnader mellan mitotiska processer hos växt- och djurceller, som i några av faserna i denna process, men i princip fungerar mekanismen på ett liknande sätt i dessa organismer.

Celldelning i prokaryota celler

Generellt växer prokaryota celler och delar sig i snabbare takt än eukaryota celler.

Organismer med (vanligtvis encelliga eller flercelliga i vissa fall) prokaryoter saknar en kärnmembran för att isolera genetiskt material i en kärna, så det är dispergerat i cellen, i ett område kallat nukleoid. Dessa celler har en cirkulär huvudkromosom.

Celluppdelningen i dessa organismer är då mycket mer direkt än i eukaryota celler, saknar den beskrivna mekanismen (mitos). I dem utförs reproduktion genom en process som kallas binär fission, där DNA-replikation börjar vid en specifik plats i den cirkulära kromosomen (replikationsstart eller OriC).

Två ursprung är sedan bildade som migrerar till motsatta sidor av cellen som replikation uppträder, och cellen sträcker sig till dubbelt så stor. Vid slutet av replikationen växer cellmembranet in i cytoplasman och delar progenitorcellen i två döttrar med samma genetiska material.

Utveckling av mitos

Utvecklingen av eukaryota celler medförde ökningen av komplexiteten i genomet. Detta innebar utvecklingen av mer utvecklade delningsmekanismer.

Vad föregick mitos?

Det finns hypoteser som säger att bakteriedivisionen är föregångarmekanismen för mitos. Fann visst förhållande mellan proteiner associerade med binär fission (som kan vara de förankringsställen kromosomspecifika plasmamembran döttrar) med tubulin och aktin i eukaryota celler.

Vissa studier pekar på vissa särdrag i uppdelningen av moderna unicellulära protister. I dem är kärnmembranet intakt under mitos. De replikerade kromosomerna förblir förankrade till vissa ställen i detta membran, separera när kärnan börjar sträckas under celldelning.

Detta visar viss slump med processen med binär fission, där de replikerade kromosomerna fäster vid vissa ställen på cellmembranet. Hypotesen säger då att protister som presenterar denna kvalitet under sin celldelning, kunde ha behållit denna egenskap av en förfädercell av prokaryotyp.

För närvarande har förklaringar inte utvecklats, men varför i de eukaryota cellerna i multicellulära organismer är det nödvändigt att kärnmembranet sönderdelas under celldelningsprocessen.

referenser

  1. Albarracín, A., & Telulón, A.A. (1993). Cellteori på nittonde århundradet. AKAL utgåvor.
  2. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberth, K., & Walter, P. (2008). Molecular Biology of the Cell. Garland Science, Taylor och Francis Group.
  3. Campbell, N., & Reece, J. (2005). Biologi 7th utgåva, AP.
  4. Griffiths, A.J., Lewontin, R.C., Miller, J.H., & Suzuki, D.T. (1992). Introduktion till genetisk analys. McGraw-Hill Interamericana.
  5. Karp, G. (2009). Cell- och molekylärbiologi: begrepp och experiment. John Wiley & Sons.
  6. Lodish, H., Darnell, J. E., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Scott, M. P., & Matsudaira, P. (2008). Mollecular cellbiologi. Macmillan.
  7. Segura-Valdez, M. D. L., Cruz-Gomez, S. D. J., López-Cruz, R., Zavala, G., & Jiménez-García, L. F. (2008). Visualisering av mitos med atomkraftmikroskopet. TIPS. Magasin specialiserat på kemisk-biologiska vetenskaper, 11 (2), 87-90.