Typy, procesy a dôležitosť bunkového delenia

Ten bunkový delenie Je to proces, ktorý umožňuje všetkým živým organizmom rásť a reprodukovať. V prokaryotoch a eukaryotoch sú výsledkom delenia buniek dcérske bunky, ktoré majú rovnaké genetické informácie ako pôvodná bunka. Stáva sa to preto, že pred delením sa informácie obsiahnuté v DNA zdvojnásobia.

V prokaryotoch sa rozdelenie deje binárnym štiepením. Genóm väčšiny prokaryotov je kruhová molekula DNA. Aj keď tieto organizmy nemajú jadro, DNA je v zhutnenej forme nazývanej nukleoid, ktorá sa líši od cytoplazmy, ktorá ho obklopuje.

Zdroj: Retama [CC BY-SA 3.0 (http: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/3.0/]]

V eukaryotoch sa rozdelenie deje prostredníctvom mitózy a meiózy. Eukaryotický genóm pozostáva z veľkého množstva organizovanej DNA v jadre. Táto organizácia je založená na obale DNA s proteínmi, tvoriacich chromozómy, ktoré obsahujú stovky alebo tisíce génov.

Veľmi rozmanité eukaryoty, jednobunkové aj metazoárne, majú životné cykly, ktoré striedajú mitózu a meiózu. Tieto cykly sú cykly s: a) gammatickou meiózou (zvieratá, niektoré huby a riasy), b) cygotická meióza (niektoré huby a protozoa); a c) striedanie medzi gamatickou a cygotickou meiózou (rastliny).

[TOC]

Chlapci

Bunkové delenie môže byť binárnym štiepením, mitózou alebo meiózou. Nasledujúce opisuje každý z procesov zapojených do týchto typov delenia buniek.

Binárne delenie

Procariotické štiepenie, binárne štiepenie, je asexuálna forma reprodukcie.

Binárne štiepenie pozostáva z delenia bunky, ktorá vedie k vzniku dvoch dcérskych buniek, z ktorých každá má rovnakú kópiu pôvodnej bunkovej DNA.

Pred rozdelením prokaryotickej bunky dochádza k replikácii DNA, ktorá sa začína na špecifickom mieste DNA dvojitého reťazca, nazývaného pôvodom replikácie. Replikačné enzýmy sa pohybujú smerom k obom smerom pôvodu a vytvárajú kópiu každého z reťazcov DNA s dvojitým reťazcom.

Po replikácii DNA sa bunka predĺži a DNA je rozdelená do bunky. Ihneď začne v strede bunky nová plazmatická membrána, čím sa vytvára septum.

Tento proces je uľahčený proteínom FTSZ, ktorý je evolučne veľmi zachovaný v prokaryotoch vrátane Archaea. Nakoniec je bunka rozdelená.

Bunkový cyklus a mitóza

Fázy, prostredníctvom ktorých je eukaryotická bunka z dvoch po sebe nasledujúcich bunkových divízií známa ako bunkový cyklus. Trvanie bunkového cyklu sa pohybuje od niekoľkých minút do mesiacov, v závislosti od typu bunky.

Bunkový cyklus je rozdelený do dvoch stupňov, konkrétne fáza M a rozhranie. Vo fáze M sa vyskytujú dva procesy nazývané mitóza a cytokinéza. Mitóza pozostáva z jadrového delenia. Rovnaké číslo a typy chromozómov prítomných v pôvodnom jadre sa nachádzajú v detských jadrách. Somatické bunky mnohobunkových organizmov sú rozdelené mitózou.

Cytokinéza pozostáva z delenia cytoplazmy na vytvorenie dcérskych buniek.

Rozhranie má tri fázy: 1) G1, bunky rastú a trávia väčšinu času v tejto fáze; 2) S, duplikácia genómu; a 3) G2, replikácia mitochondrií a iných organel, kondenzácia chromozómov a montáž mikrotubulov, okrem iného.

Mitóza

Mitóza začína koncom fázy G2 a je rozdelená do piatich fáz: profáza, sľub, metafáza, anafáza a telofáza. Všetci sa stávajú nepretržite.

Môže vám slúžiť: Cellulárna komunikácia: typy, dôležitosť, príklady

Prorok

Prorok. Leomonaci98 [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/4.0)], z Wikimedia Commons

V tejto fáze je hlavnou udalosťou zostavenie mitotického vretena alebo mitotického prístroja. Profáza začína zhutnením chromatínu a vytvára chromozómy.

Každý chromozóm má párové sestry chromatov s identickou DNA, ktoré sú úzko spojené v susedstve svojich centromérov. Na tomto zväzku sa zúčastňujú proteínové komplexy nazývané kohény.

Každá centromere je spojená s Cinetocoro, ktorý je proteínovým komplexom, ktorý sa viaže na mikrotubuly. Tieto mikrotubulo umožňujú každú kópiu chromozómov priradiť dcérskym bunkám. Mikrotubuly radiány z každého konca bunky a tvoria mitotický prístroj.

U živočíšnych buniek, pred profázou, sa vyskytuje duplikácia centrovania, ktoré je hlavným organizačným centrom mikrotubulov a miestom, kde sa nachádzajú rodičovské a synové centrioly. Každé centrum dosahuje opačný pól bunky a vytvorí medzi nimi mostík mikrotubulo, ktorý sa nazýva mitotické zariadenie.

V najnovších vývojových rastlinách, na rozdiel od živočíšnych buniek, neexistujú žiadne centrá a pôvod mikrotubulov nie je jasný. Vo fotosyntetických bunkách staršieho evolučného pôvodu, ako sú zelené riasy, existujú centrá.

Sľubovať

Leomonaci98 [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/4.0)]

Mitóza by mala zaručiť segregáciu chromozómov a distribúciu jadrového obalu jadrového póru a nukleolového komplexu. V závislosti od toho, či jadrové zabalenie (In) zmizne alebo nie, a stupeň denstegrabu in, mitóza sa líši od uzavretých po úplne otvorené.

Napríklad v Siež. Cerevisae Mitóza je uzavretá, v Do. Nidulans Je polootvorená a u ľudí je otvorená.

V uzavretej myitóze sú polárne telá vretena vo vnútri jadrovej obálky, ktoré predstavujú nukleačné body jadrových a cytoplazmatických mikrotubulov. Cytoplazmatické mikrotubuly interagujú s bunkovou kôl.

V semi -bsertovej myitóze, pretože IN je čiastočne desensamblada, je jadrový priestor napadnutý mikrotubulami jadrovanými z centier a cez dva otvory v IN, ktoré sa vytvárajú obklopené v IN.

V otvorenej mitóze sa vyskytuje kompletný de -slasamblage, mitotický prístroj je dokončený a chromozómy sa začnú vysídliť smerom do stredu bunky.

Metafáza

Chromozómy zarovnané v rovníkovej doštičke bunky počas mýtickej metafázy

V metafáze sú chromozómy zarovnané v bunke bunky. Imaginárna rovina kolmá na os vretena, ktorá prechádza vnútorným obvodom bunky, sa nazýva metafázová misa.

V cicavčích bunkách je mitotický prístroj organizovaný v centrálnom mitotickom vretene a pár osterov. Mitotické vreteno pozostáva zo symetrického bilaterálneho zväzku mikrotubulov, ktorý je rozdelený do bunky bunky, ktorý tvorí dve opačné polovice. Ásteres sa skladá zo skupiny mikrotubulov v každom póle vretena.

V mitotickom prístroji sú tri skupiny mikrotubulov: 1) astrál, ktoré tvoria Rster, začínajú od centrovania a vyžarujú smerom k bunkovej kôre; 2) Cinetocoro, ktoré sa viažu na chromozómy cez Cinetocoro; a 3) polárny, ktorý sa rozkladá s mikrotubulami opačného pólu.

Vo všetkých vyššie opísaných mikrotubuloch sú konce (-) orientované do stredísk.

V rastlinných bunkách, ak nie je centrovanie, je vreteno podobné ako u živočíšnych buniek. Vreteno sa skladá z dvoch polovíc s opačnou polaritou. Konce (+) sa nachádzajú v rovníkovej doske.

Môže vám slúžiť: podocyty: Charakteristiky, histológia a funkcie

Anafáza

Zdroj: Leomonaci98 [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/4.0)], z Wikimedia Commons

Anafáza je rozdelená skoro a neskoro. V skorom anafáze dochádza k oddeleniu sesterských chromatidov.

K tejto separácii dochádza, pretože proteíny, ktoré udržiavajú úniu, sú klifikované a pretože dochádza k skráteniu mikrotubulov Cynetocoro. Keď je pár sesterských chromatidov oddelený, nazývajú sa chromozómy.

Počas posunu chromozómov smerom k pólom sa Cinetocoro pohybuje pozdĺž mikrotubuly toho istého cynetocoro ako jeho koncový (+) disociuje. Z tohto dôvodu je pohyb chromozómov počas mitózy pasívnym procesom, ktorý nepotrebuje motorické proteíny.

V neskorej anafáze dochádza k väčšiemu oddeleniu pólov. KRP proteín, spojený s extrémnymi (+) polárnymi mikrotubulami, v jeho prekrývajúcej oblasti pochoduje smerom ku koncu (+) susedného antiparalemu polárneho mikrotubulu. KRP tak tlačí susednú polárnu mikrotubulu smerom ku koncu (-).

V rastlinných bunkách, po separácii chromozómu. Táto štruktúra umožňuje začiatok cytocinetického prístroja, nazývaného framoplasto.

Telofáza

Telofáza. Leomonaci98 [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/4.0)]

V telofáze sa deje niekoľko udalostí. Chromozómy dosahujú póly. Cinetocoro zmizne. Polárne mikrotubuly sa naďalej predlžujú a pripravujú bunku na cytokinézu. Jadrová obálka je opäť vytvorená z fragmentov matky zabalenia. Jadro sa znova objaví. Chromozómy sú nepochopené.

Cytokinéza

Citocinesis je fáza bunkového cyklu, počas ktorého je bunka rozdelená. V živočíšnych bunkách sa cytozinéza vyskytuje pomocou remienka na zúženie vlákna Actín. Tieto vlákna sa posúvajú cez seba, priemer pásu klesá a okolo obvodu buniek sa vytvára drážka klimaje.

Pretože zúženie pokračuje, drážka sa prehlbuje a vytvára sa medzibunkový most, ktorý obsahuje priemerné telo. V centrálnej oblasti medzibunkového mosta sú lúče mikrotubulov, ktoré sú pokryté elektrodenznou matricou.

Ruptúra ​​medzibunkového mosta medzi post-mitotickými sesterskými bunkami sa uskutočňuje prostredníctvom útvaru. Existujú tri typy úteku: 1) mechanizmus mechanického prasknutia; 2) mechanizmus registrácie vnútornými vezikulami; 3) Konzervovanie plazmovej membrány pre štiepenie.

V rastlinných bunkách sa vo vnútri zostavujú membránové komponenty a tvorí sa bunkový plak. Táto doska rastie na povrch plazmatickej membrány, spája sa s ňou a rozdeľuje bunku na dve. Potom sa celulóza ukladá na novej plazmatickej membráne a tvorí novú bunkovú stenu.

Meióza

Meióza je typ bunkového delenia, ktorý znižuje počet chromozómov na polovicu. Diploidná bunka je teda rozdelená do štyroch haploidných dcérskych buniek. Meióza sa deje v klíčkových bunkách a vedie k gamétom.

Fázy meiózy pozostávajú z dvoch divízií jadra a cytoplazmy, konkrétne meiózy I a Meiosis II.  Počas meiózy I oddelili členovia každého páru homológnych chromozómov. Počas meiózy II sa vyrábajú sesterské chromatidy samostatné a štyri haploidné bunky.

Každá fáza mitózy je rozdelená na prorázu, sľúbená, metafáza, anafáza a telofáza.

Môže vám slúžiť: Bakteriálna bunková stena: Charakteristiky, biosyntéza, funkcie

Meióza i

- Profáza i. Chromozómy kondenzujú a vreteno sa začína tvoriť. DNA sa zdvojnásobila. Každý chromozóm sa skladá zo sesterských chromatidov spolu s centromérom. Homológne chromozómy sa objavujú počas synapsie, čo umožňuje krížové rozoblenie, čo je kľúčom k výrobe rôznych gamét.

- Metafáza i. Dvojica homológnych chromozómov je zarovnaná pozdĺž metafázovej doštičky. Chiasma pomáha udržiavať pripevnený pár. Mikrotubuly Cinetocoro každého pólu sa spájajú s centromérom homológneho chromozómu.

- Anafáza i. Mikrotubuly Cinetocoro sú skrátené a homológne páry sú oddelené. Duplicitný náprotivok ide na bunkový pól, zatiaľ čo druhý duplikát náprotivok ide na druhú stranu tyče.

- Telofáza i. Oddeľte homológovia skupinu v každom bunkovom póle. Jadrová obálka je opäť. Citocinesis sa stáva. Výsledné bunky majú polovicu počtu pôvodných bunkových chromozómov.

Meióza II

- Profáza II. V každej bunke sa tvorí nové vreteno a bunková membrána zmizne.

- Metafáza II. Tvorba vretena je dokončená. Chromozómy majú sestry chromatidy, spojené v centromere, zarovnané pozdĺž metafázovej platne. Mikrotubuly Cinetocoro, ktoré začínajú od opačných pólov, sa viažu na centroméry.

- Anafáza II. Mikrotubery sú skrátené, centroméry sú rozdelené, sesterské chromatidy sa oddeľujú a pohybujú sa smerom k opačným pólom.

- Telofáza II. Vytvárajú sa jadrové obalovanie okolo štyroch skupín chromozómov: tvoria sa štyri haploidné bunky.

Dôležitosť

Prostredníctvom niektorých príkladov sa ilustruje dôležitosť rôznych typov delenia buniek.

- Mitóza. Bunkový cyklus má ireverzibilné body (replikácia DNA, separácia sesterských chromatidov) a kontrolné body (G1/S). Proteín p53 je kľúčom k kontrolnému bodu G1. Tento proteín detekuje poškodenie DNA, zastavuje delenie buniek a stimuluje aktivitu enzýmov, ktoré opravujú poškodenie.

Vo viac ako 50% ľudských rakovín má proteín p53 mutácie, ktoré zrušujú svoju schopnosť nastaviť špecifické DNA sekvencie. Mutácie p53 môžu byť spôsobené karcinogénmi, ako je napríklad cigaretový dym benzopyrén.

- Meióza. Je spojený so sexuálnou reprodukciou. Z evolučného hľadiska sa predpokladá, že sexuálna reprodukcia vznikla ako proces na opravu DNA. Poškodenie spôsobené chromozómom sa teda môže opraviť na základe informácií o homológnom chromozóme.

Predpokladá sa, že diploidný stav bol v starovekých organizmoch prechodný, ale že začal mať väčší význam, keď sa genóm zväčšil. V týchto organizmoch má sexuálna reprodukcia komplementáciu, opravu DNA a genetické variácie.

Odkazy

1. Alberts, b., Johnson, a., Lewis, J., a kapusta. 2007. Biológia molekulárnej bunky. Garland Science, New York.
2. Bernstein, h., Byers, G.Siež., Michod, r.A. 1981. Vývoj sexuálnej reprodukcie: Dôležitosť opravy, komplementácie a variácie DNA. American Naturalist, 117, 537-549.
3. Ubytovňa, h., Berk, a., Zipurski, s.L., Matsudaria, P., Baltimore, D., Darnell, J. 2003. Bunková a molekulárna biológia. Pan -American Medica Editorial, Buenos Aires.
4. Raven, P.H., Johnson, G.B., Losos, J.B., Spevák, s.R. Biológia 2005. Vysokoškolské vzdelávanie, Boston.
5. Solomon, B.M., Berg, L.R., Martin, D.W. 2008. biológia. Thomson, USA.