De mobildeling det er prosessen som lar alle levende organismer vokse og reprodusere. I prokaryoter og eukaryoter er resultatet av celledeling datterceller som har samme genetiske informasjon som den opprinnelige cellen. Dette skjer fordi informasjonen i DNAet dupliseres før deling.
I prokaryoter forekommer deling ved binær fisjon. Genomet til de fleste prokaryoter er et sirkulært DNA-molekyl. Selv om disse organismer ikke har en kjerne, er DNA i en kompakt form kalt en nukleoid, som skiller seg fra cytoplasmaet som omgir den..
I eukaryoter forekommer deling gjennom mitose og meiose. Det eukaryote genomet består av store mengder DNA organisert i kjernen. Denne organisasjonen er basert på emballasje av DNA med proteiner, som danner kromosomer, som inneholder hundrevis eller tusenvis av gener..
De svært forskjellige eukaryoter, både encellede og metazoaniske, har livssykluser som veksler mellom mitose og meiose. Disse syklusene er de med: a) gametisk meiose (dyr, noen sopper og alger), b) zygotisk meiose (noen sopp og protozoer); og c) veksling mellom gametisk og zygotisk meiose (planter).
Artikkelindeks
Celledeling kan være ved binær fisjon, mitose eller meiose. Hver av prosessene som er involvert i disse typer celledeling er beskrevet nedenfor..
Binær fisjon består av delingen av cellen som gir opphav til to datterceller, hver med en identisk kopi av DNA fra den opprinnelige cellen.
Før prokaryotisk celledeling finner DNA-replikasjon sted, og begynner på et bestemt sted på dobbeltstrenget DNA, kalt replikasjonsopprinnelsen. Replikasjonsenzymer beveger seg i begge retninger fra opprinnelsen og produserer en kopi av hver av strengene av dobbeltstrenget DNA..
Etter DNA-replikasjon forlenger cellen og DNA skilles i cellen. Umiddelbart begynner en ny plasmamembran å vokse midt i cellen og danne et septum..
Denne prosessen er tilrettelagt av FtsZ-proteinet, som evolusjonært er svært konservert i prokaryoter, inkludert Archaea. Til slutt deler cellen seg.
Stadiene en eukaryot celle går gjennom mellom to påfølgende celledelinger er kjent som cellesyklusen. Varigheten av cellesyklusen varierer fra noen få minutter til måneder, avhengig av celletype.
Cellesyklusen er delt inn i to trinn, nemlig M-fasen og grensesnittet. To prosesser forekommer i M-fasen, kalt mitose og cytokinese. Mitose består av kjernedeling. Samme antall og typer kromosomer som er tilstede i den opprinnelige kjernen, finnes i datterkjernene. Somatiske celler av flercellede organismer deler seg med mitose.
Cytokinesis består av delingen av cytoplasmaet for å danne datterceller.
Grensesnittet har tre faser: 1) G1, celler vokser og bruker mesteparten av tiden sin i denne fasen; 2) S, duplisering av genomet; og 3) G2, replikering av mitokondrier og andre organeller, kondens av kromosomer, og montering av mikrotubuli, blant andre hendelser..
Mitose begynner med slutten av G2-fasen, og er delt inn i fem faser: profase, prometafase, metafase, anafase og telofase. De skjer alle kontinuerlig.
På dette stadiet er montering av mitotisk spindel, eller mitotisk apparat, den viktigste begivenheten. Profasen begynner med komprimering av kromatinet og danner kromosomene.
Hvert kromosom har et søsterkromatidpar, med identisk DNA, som er nært knyttet i nærheten av sentromerer. Proteinkomplekser kalt kohesiner deltar i denne foreningen..
Hver sentromer er festet til en kinetokore, som er et kompleks av proteiner som binder seg til mikrotubuli. Disse mikrotubuli tillater at hver kopi av kromosomene overføres til dattercellene. Mikrotubuli stråler fra hver ende av cellen og danner det mitotiske apparatet..
I dyreceller, før profase, oppstår duplisering av sentrosomet, som er det viktigste organiseringssenteret i mikrotubuli og stedet hvor foreldre- og barnesentrioler møtes. Hvert sentrosom når den motsatte polen i cellen, og etablerer en bro av mikrotubuli mellom dem, kalt mitotisk apparat..
I nyere utviklede planter, i motsetning til dyreceller, er det ingen sentrosomer, og opprinnelsen til mikrotubuli er uklar. I fotosyntetiske celler av eldre evolusjonær opprinnelse, som grønne alger, er det sentrosomer.
Mitose må sikre segregering av kromosomer og distribusjon av kjernekapslingen til kjerneporekomplekset og nukleoli. Avhengig av om kjernekonvolutten (EN) forsvinner eller ikke, og graden av densintegrasjon av EN, varierer mitosen fra lukket til helt åpen.
For eksempel i S. cerevisae mitose er lukket, i A. nidulans det er halvåpent, og hos mennesker er det åpent.
Ved lukket mitose finnes spolens polare legemer i kjernekapslingen, som utgjør kjernepunktene til kjernefysiske og cytoplasmatiske mikrotubuli. Cytoplasmatiske mikrotubuli interagerer med cellebarken og med kinetokorene til kromosomer.
I semi-åpen mitose, fordi EN delvis er demontert, blir atomrommet invadert av kjernefysiske mikrotubuli fra sentrosomene og gjennom to åpninger i EN, og danner bunter omgitt av EN.
Ved åpen mitose skjer full demontering av EN, mitotisk apparat er fullført og kromosomene begynner å bli forskjøvet mot midten av cellen.
I metafase stilles kromosomene opp ved ekvator i cellen. Det imaginære planet vinkelrett på akselen til spindelen, som går gjennom den indre omkretsen av cellen, kalles metafaseplaten..
I pattedyrceller er det mitotiske apparatet organisert i en sentral mitotisk spindel og et par asters. Den mitotiske spindelen består av en bilateral symmetrisk bunt mikrotubuli som er delt ved ekvator i cellen og danner to motsatte halvdeler. Asters består av en gruppe mikrotubuli ved hver pol av spindelen.
I mitotisk apparat er det tre grupper av mikrotubuli: 1) astral, som danner aster, starter fra sentrosomet og stråler mot cellebarken; 2) av kinetochore, som er festet til kromosomer gjennom kinetochore; og 3) polar, som interdigiterer med mikrotubuli fra motsatt pol.
I alle mikrotubuli beskrevet ovenfor, (() endene vender mot sentrosomet.
Hvis det ikke er noe sentrosom i planteceller, er spindelen lik den hos dyreceller. Spindelen består av to halvdeler med motsatt polaritet. Endene (+) møtes på ekvatorialplaten.
Anafase er delt inn i tidlig og sent. Separasjon av søsterkromatider skjer i tidlig anafase.
Denne separasjonen oppstår fordi proteinene som opprettholder foreningen er spaltet og fordi det er en forkortelse av mikrotubuli i kinetochore. Når søsterkromatideparene skilles, kalles de kromosomer..
Under poleward skift av kromosomer, beveger kinetochore seg langs mikrotubuli av samme kinetochore som sin (+) ende dissosierer. På grunn av dette er bevegelse av kromosomer under mitose en passiv prosess som ikke krever motoriske proteiner..
I sen anafase oppstår en større separasjon av polene. Et KRP-protein, festet til (+) enden av polare mikrotubuli, i regionen for overlapping av det samme, beveger seg mot (+) enden av en tilstøtende antiparallell polær mikrotubuli. Dermed skyver KRP den tilstøtende polare mikrotubuli mot (-) enden.
Etter separasjon av kromosomer forblir et rom med interdigiterte eller overlappende mikrotubuli i planteceller i midten av spindelen. Denne strukturen tillater initiering av det cytokinetiske apparatet, kalt fragmoplast..
I telofase skjer forskjellige hendelser. Kromosomer når polene. Kinetochore forsvinner. De polare mikrotubuli fortsetter å avlange, og forbereder cellen for cytokinese. Atomkonvolutten er gjenoppbygd fra fragmenter av moderkonvolutten. Nukleolus dukker opp igjen. Kromosomer blir dekondensert.
Cytokinesis er fasen i cellesyklusen der cellen deler seg. I dyreceller oppstår cytosinese ved hjelp av et innsnevringsbelte av aktinfilamenter. Disse filamentene glir forbi hverandre, stroppens diameter avtar, og et spaltingsspor dannes rundt cellens omkrets..
Når innsnevringen fortsetter, utvides sulcus og det dannes en intercellulær bro som inneholder midtkroppen. I den sentrale regionen av den intercellulære broen er mikrotubuli-buntene som er dekket av en elektrodense matrise.
Nedbrytningen av den intercellulære broen mellom post-mitotiske søsterceller skjer ved abscisjon. Det er tre typer abscission: 1) mekanisk nedbrytningsmekanisme; 2) fyllingsmekanisme ved indre blemmer; 3) innsnevring av plasmamembranen for fisjon.
I planteceller monteres membrankomponenter i dem, og celleplaten blir dannet. Denne plakk vokser til den når overflaten av plasmamembranen, smelter sammen med den og deler cellen i to. Deretter avsettes cellulosen på den nye plasmamembranen og danner den nye celleveggen..
Meiose er en type celledeling som reduserer antall kromosomer i to. Dermed deler en diploid celle seg i fire haploide datterceller. Meiose forekommer i kimceller og gir opphav til kjønnsceller.
Stadiene til meiose består av to inndelinger av kjernen og cytoplasmaet, nemlig meiose I og meiose II. Under meiose I skilles medlemmene av hvert par homologe kromosomer. Under meiose II skilles søsterkromatider, og det produseres fire haploide celler.
Hvert stadium av mitose er delt inn i profase, prometafase, metafase, anafase og telofase..
- Profase I. Kromosomene kondenserer og spindelen begynner å danne seg. DNA er duplisert. Hvert kromosom består av søsterkromatider, festet til sentromeren. Homologe kromosomer kobles sammen i løpet av synapsen, slik at crossover, som er nøkkelen til å produsere forskjellige kjønnsceller.
- Metafase I. Paret av homologe kromosomer stiller seg opp langs metafaseplaten. Chiasmen hjelper til med å holde paret sammen. Mikrotubuli av kinetokoren ved hver pol binder til et sentromer av et homologt kromosom.
- Anafase I. Mikrotubuli i kinetokoren forkortes og de homologe parene skilles fra hverandre. Den ene dupliserte homologen går til den ene polen i cellen, mens den andre dupliserte homologen går til den andre siden av polen..
- Telofase I. Separate homologer danner en gruppe ved hver pol av cellen. Atomkonvolutten dannes på nytt. Cytokinesis skjer. De resulterende cellene har halvparten av antall kromosomer i den opprinnelige cellen.
- Profase II. En ny spindel dannes i hver celle og cellemembranen forsvinner.
- Metafase II. Spindeldannelsen er fullført. Kromosomer har søsterkromatider, sammenføyd i sentromeren, justert langs metafaseplaten. Mikrotubuli i kinetochore som starter fra motsatte poler binder seg til sentromerer.
- Anafase II. Mikrotubuli forkorter, sentromerer deler seg, søsterkromatider skilles og beveger seg mot motsatte poler.
- Telofase II. Atomhylsen er dannet rundt fire grupper av kromosomer: fire haploide celler dannes.
Noen eksempler illustrerer viktigheten av forskjellige typer celledeling.
- Mitose. Cellesyklusen har irreversible punkter (DNA-replikasjon, separasjon av søsterkromatider) og sjekkpunkter (G1 / S). P53-proteinet er nøkkelen til G1-kontrollpunktet. Dette proteinet oppdager DNA-skader, stopper celledeling og stimulerer aktiviteten til enzymer som reparerer skader..
I mer enn 50% av kreft hos mennesker har p53-proteinet mutasjoner som opphever dets evne til å binde spesifikke DNA-sekvenser. Mutasjoner i p53 kan være forårsaket av kreftfremkallende stoffer, slik som benzopyren i sigarettrøyk.
- Meiose Det er assosiert med seksuell reproduksjon. Fra et evolusjonært synspunkt antas seksuell reproduksjon å ha oppstått som en prosess for å reparere DNA. Dermed kan skader på et kromosom repareres basert på informasjon fra det homologe kromosomet..
Det antas at den diploide tilstanden har vært forbigående i gamle organismer, men ble mer relevant etter hvert som genomet ble større. I disse organismer har seksuell reproduksjon funksjonen komplementering, DNA-reparasjon og genetisk variasjon..
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.