Fasa mitos dan ciri, fungsi, dan organisma mereka



The mitosis ia adalah proses pembahagian sel, di mana sel menghasilkan sel-sel anak perempuan genetik yang serupa; untuk setiap sel, dua "anak perempuan" dengan caj kromosom yang sama dijana. Bahagian ini berlaku dalam sel-sel somatik organisma eukariotik.

Proses ini adalah salah satu daripada peringkat kitaran sel organisma eukariot, yang terkandung dalam 4 fasa: S (sintesis DNA), M (pembahagian sel), G1 dan G2 (peringkat pertengahan di mana mRNAs dan protein dihasilkan) . Bersama-sama, fasa G1, G2, dan S, dianggap sebagai antara muka. Bahagian nukleus dan sitoplasma (mitosis dan sitokinesis) membentuk peringkat terakhir kitaran sel.

Di peringkat molekul, mitosis dimulakan oleh pengaktifan kinase (protein) yang dipanggil MPF (Maturation Promoting Factor) dan fosforilasi yang terhasil daripada sebilangan besar komponen protein sel. Yang terakhir membolehkan sel untuk membentangkan perubahan morfologi yang diperlukan untuk menjalankan proses pembahagian.

Mitosis adalah proses aseksual, kerana sel progenitor dan anak perempuannya mempunyai maklumat genetik yang sama. Sel-sel ini dikenali sebagai diploid kerana ia membawa caj kromosom lengkap (2n).

Di sebaliknya, Meiosis adalah proses pembahagian sel yang menimbulkan pembiakan seksual. Dalam proses ini, sel stem diploid mereplikasi kromosomnya dan kemudian membahagikan dua kali berturut-turut (tanpa mereplikasi maklumat genetiknya). Akhirnya, 4 batang anak perempuan dihasilkan dengan hanya separuh kromosom yang dikenakan, yang dipanggil haploid (n).

Indeks

  • 1 Umum mitosis
  • 2 Apakah perkaitan proses ini?
  • 3 Fasa dan ciri-ciri mereka
    • 3.1 Profase
    • 3.2 Prometaphase
    • 3.3 Metaphase
    • 3.4 Anaphase
    • 3.5 Telophase
    • 3.6 Cytokinesis
    • 3.7 Cytokinesis dalam sel tumbuhan
  • 4 Fungsi
  • 5 Peraturan pertumbuhan dan pembahagian sel.
  • 6 Organisasi yang membawanya
  • 7 Pembahagian sel dalam sel prokariotik
  • 8 Evolusi mitosis
    • 8.1 Apa yang berlaku di mitosis?
  • 9 Rujukan

Amali mitosis

Mitosis dalam organisme uniselular biasanya menghasilkan sel-sel anak perempuan yang sangat mirip dengan leluhur mereka. Sebaliknya, semasa pembangunan makhluk multiselular, proses ini boleh berasal dari dua sel dengan beberapa ciri yang berbeza (walaupun secara genetik sama).

Pembezaan sel ini menimbulkan pelbagai jenis sel yang membentuk organisma multiselular.

Semasa hayat organisma, kitaran sel berlaku secara berterusan, sentiasa membentuk sel-sel baru yang kemudiannya berkembang dan bersiap untuk dibahagikan melalui mitosis.

Pertumbuhan dan pembahagian sel dikawal oleh mekanisme, seperti apoptosis (kematian sel yang diprogram), yang membolehkan mengekalkan keseimbangan, mencegah pertumbuhan tisu yang berlebihan. Dengan cara ini ia memastikan bahawa sel yang cacat digantikan oleh sel-sel baru, mengikut keperluan dan keperluan organisma.

Apakah perkaitan proses ini?

Keupayaan untuk menghasilkan semula adalah salah satu ciri yang paling penting dari semua organisma (dari uniselular hingga multiselular) dan sel-sel yang menyusunnya. Kualiti ini membolehkan anda memastikan kesinambungan maklumat genetik anda.

Pemahaman mengenai proses mitosis dan meiosis telah memainkan peranan penting dalam memahami ciri-ciri selular organisma yang menarik. Sebagai contoh, harta menyimpan jumlah kromosom yang tetap dari satu sel ke yang lain dalam individu, dan antara individu-individu dari spesies yang sama.

Apabila kita mengalami beberapa jenis potongan atau luka pada kulit kita, kita melihat bagaimana dalam beberapa hari kulit yang rosak pulih. Ini berlaku kerana proses mitosis.

Fasa dan ciri-ciri mereka

Pada umumnya, mitosis mengikuti urutan proses yang sama (fasa) dalam semua sel eukariotik. Dalam fasa ini, banyak perubahan morfologi berlaku di dalam sel. Antaranya pemeluwapan kromosom, pecah membran nuklear, pemisahan sel dari matriks ekstraselular dan dari sel-sel lain, dan pembahagian sitoplasma.

Dalam beberapa kes, bahagian nukleus dan bahagian sitoplasmik dianggap sebagai fasa yang berbeza (mitosis dan sitokinesis, masing-masing).

Untuk pemahaman yang lebih baik mengenai proses dan kajian mereka telah ditetapkan enam (6) fasa iaitu: profasa, prometaphase, metafasa, anaphase dan telofasa, sitokinesis kemudian dianggap sebagai fasa keenam, yang mula berkembang semasa anaphase.

Fase-fasa ini telah dikaji sejak abad kesembilan belas melalui mikroskop cahaya, sehingga hari ini mereka mudah dikenali sesuai dengan ciri-ciri morfologi sel, seperti kondensasi kromosom, dan pembentukan spindle mitosis.

Kemalangan

Prophase adalah manifestasi pertama pembahagian sel. Dalam fasa ini, anda dapat melihat rupa kromosom sebagai bentuk yang boleh dibezakan, kerana pemadatan progresif kromatin. Pemeluwapan kromosom ini bermula dengan fosforilasi molekul H1 histon oleh MPF kinase.

Proses pemeluwapan terdiri daripada penguncupan dan oleh itu pengurangan magnitud kromosom. Ini berlaku disebabkan oleh penggulungan serat kromatin, menghasilkan struktur yang lebih mudah ditukar (kromosom mitosis).

Kromosom terdahulu didokumenkan semasa tempoh S kitaran sel, memperoleh penampilan dua filamen, yang dipanggil kromatid kakak, berkata filamen dipegang bersama melalui kawasan yang dipanggil centromere. Dalam fasa ini juga nukleoli hilang.

Pembentukan spindle mitosis

Semasa prophase, spindle mitosis terbentuk, terdiri daripada microtubules dan protein yang membentuk serat serat.

Apabila gelendong dibentuk, microtubules sitoskeleton dibongkar (dengan menyahaktifkan protein yang mengekalkan strukturnya), menyediakan bahan yang diperlukan untuk pembentukan kata spindle mitotik.

Centrosome (organelle tanpa membran, berfungsi dalam kitaran sel), diduplikasi pada antara muka, berfungsi sebagai unit pemasangan microtubules spindel. Dalam sel-sel haiwan, centrosome mempunyai sepasang centrium di pusat; tetapi ini tidak hadir di kebanyakan sel tumbuhan.

Centrosom penduaan mula memisahkan antara satu sama lain manakala microtubules spindle itu dipasang di dalamnya masing-masing, yang mula berpindah ke hujung bertentangan sel.

Pada akhir prophase, pecahan sampul nuklear bermula, yang berlaku dalam proses berasingan: pembongkaran liang nuklear, lamina nuklear dan membran nuklear. Pecah ini membolehkan spindle mitosis dan kromosom untuk berinteraksi.

Prometaphase

Pada peringkat ini, sampul nuklear telah dipecahkan sepenuhnya, jadi microtubules spindel menyerang kawasan ini, berinteraksi dengan kromosom. Kedua-dua centrosom telah dipisahkan, masing-masing terletak di tiang spindle mitotik, di hujung bertentangan sel-sel.

Kini, mitosis microtubules spindle terdiri daripada (bermula dari setiap sentrosom ke arah pusat sel), centrosomes, dan sepasang asters (struktur dengan pengagihan jejarian pendek microtubules, yang menggunakan antara satu sama sentrosom).

Kromatid berkembang masing-masing, struktur protein khusus, dipanggil kinetochore, terletak di centromere. Kinetochores ini terletak di arah yang bertentangan dan beberapa microtubules, dipanggil microtubules kinetochore, mematuhi mereka..

Mikrotubul ini melekat pada kinetochore mula bergerak ke kromosom dari akhir yang mana ia melanjutkan; beberapa dari satu tiang dan yang lain dari tiang bertentangan. Ini mewujudkan kesan "tarik dan mengecil" yang apabila stabil, membolehkan kromosom berakhir di antara hujung sel.

Metaphase

Di dalam metaphase, centrosomes terletak di hujung bertentangan sel-sel. Spindle menunjukkan struktur yang jelas, di mana pusat kromosomnya terletak. Centromer kromosom tersebut ditetapkan pada gentian dan sejajar dengan satah khayalan yang disebut plat metafase.

Kinetikur kromatid masih melekat pada microtubules kinetochore. Mikrotubul yang tidak mematuhi kinetochores dan melanjutkan dari kutub bertentangan dengan gelendong, sekarang berinteraksi antara satu sama lain. Pada masa ini microtubules dari asters berada dalam hubungan dengan membran plasma.

Pertumbuhan dan interaksi microtubules ini, melengkapkan struktur spindle mitosis, dan memberikan rupa "sangkar burung"..

Secara morfologi, fasa ini adalah perubahan yang kurang, jadi ia dianggap sebagai fasa peristirahatan. Walau bagaimanapun, walaupun mereka tidak mudah dilihat, banyak proses penting berlaku di dalamnya, dan juga sebagai mitosis paling lama..

Anaphase

Semasa anaphase, setiap pasangan kromatid mula memisahkan (dengan tidak mengaktifkan protein yang memegangnya bersama). Kromosom yang dipisahkan bergerak ke hujung sel yang bertentangan.

Pergerakan penghijrahan ini disebabkan oleh pemendekan microtubules kinetochore, menghasilkan kesan "tarik" yang menyebabkan setiap kromosom bergerak dari centromerenya. Bergantung pada lokasi centromere pada kromosom, ia mungkin mengambil bentuk tertentu sebagai V atau J semasa perpindahannya..

Microtubules tidak melekat pada kinetochore, tumbuh dan memanjang dengan melekat tubulin (protein) dan oleh tindakan protein motor yang bergerak ke atasnya, membolehkan hubungan di antara mereka berhenti. Apabila mereka bergerak dari satu sama lain, tiang-tiang gelendong juga berbuat demikian, memanjangkan sel.

Pada akhir fasa ini, kumpulan kromosom terletak di hujung bertentangan dengan spindle mitotik, supaya setiap hujung sel tetap dengan set kromosom yang lengkap dan bersamaan..

Telophase

Telophase adalah fasa terakhir pembahagian nuklear. Mikrotubul kinetochore hancur manakala microtubules polar memanjangkan lagi.

Membran nuklear mula terbentuk di sekeliling setiap set kromosom, dengan menggunakan sampul nukleus sel progenitor, yang seperti vesikula dalam sitoplasma.

Di peringkat ini, kromosom yang berada di tiang selular, sepenuhnya dibongkar kerana dephosphorylation molekul histon (H1). Pembentukan unsur membran nuklear diarahkan oleh beberapa mekanisme.

Semasa anaphase, kebanyakan protein phosphorylated dalam prophase telah dilepaskan. Ini membolehkan bahawa pada permulaan telofase, vesikel nuklear mula menyusun semula, mengaitkan dengan permukaan kromosom.

Sebaliknya, liang nuklear disusun semula membolehkan pengepakan protein nuklear. Protein daripada lamina nukleus dilepaskan, sekali gus membolehkan mereka bergabung semula, untuk menyelesaikan pembentukan lamina nuklear.

Akhirnya, selepas kromosom benar-benar diregangkan, sintesis RNA diperkayakan semula, membentuk nukleoli sekali lagi dan menyelesaikan pembentukan nukleus interfase baru sel-sel anak perempuan.

Cytokinesis

Cytokinesis diambil sebagai satu peristiwa yang berasingan dari bahagian nuklear, dan biasanya dalam sel-sel biasa, proses bahagian sitoplasmik mengiringi setiap mitosis, bermula di anaphase. Beberapa kajian menunjukkan bahawa dalam sesetengah embrio, beberapa bahagian nuklear berlaku sebelum bahagian sitoplasmik.

Proses ini bermula dengan rupa alur atau alur yang ditandakan dalam satah plat metafase, memastikan pembahagian berlaku di antara kumpulan kromosom. Tempat celah ditunjukkan oleh spindle mitosis secara khusus, microtubules aster.

Dalam celah yang ditandakan adalah satu siri mikrofilamen yang membentuk cincin yang diarahkan ke sisi sitoplasmik membran sel, yang sebahagian besarnya terdiri daripada actin dan myosin. Protein ini berinteraksi antara satu sama lain yang membolehkan pengecutan cincin di sekitar alur.

Penguncupan ini dijana oleh gelongsor filamen protein ini, ketika berinteraksi antara satu sama lain, dengan cara yang sama seperti yang dilakukannya misalnya dalam tisu otot.

Penguncupan cincin itu diperkuat dengan membuat kesan "penjepit" yang akhirnya membahagikan sel progenitor, yang membolehkan pemisahan sel-sel anak perempuan, dengan kandungan sitoplasma mereka yang membangun.

Cytokinesis dalam sel tumbuhan

Sel-sel tumbuhan mempunyai dinding sel, jadi proses pembahagian sitoplasma berbeza dari yang dijelaskan sebelumnya dan bermula di telophase.

Pembentukan dinding sel baru bermula apabila microtubules spindle residual dipasang, membentuk fragmoplast. Struktur silinder ini dibentuk oleh dua set microtubules yang disambungkan pada hujungnya, dan tiang positifnya tertanam dalam plat elektronik di satah khatulistiwa.

A vesikel kecil daripada radas Golgi yang, penuh dengan prekursor dinding sel, digerakkan melalui microtubules fragmoplasto ke kawasan khatulistiwa, menggabungkan untuk membentuk plat sel. Kandungan vesikel diasingkan dalam plat ini apabila ia tumbuh.

Plat berkata tumbuh, bersambung dengan membran plasma di sepanjang perimeter sel. Ini berlaku kerana penyusunan semula microtubules fragmoplast di pinggir plat, yang membolehkan lebih banyak vesikel bergerak ke arah pesawat ini dan mengosongkan kandungannya.

Dengan cara ini, pemisahan sitoplasma sel anak perempuan berlaku. Akhirnya kandungan plat sel bersama dengan mikrofon selulosa di dalamnya, membolehkan untuk menyelesaikan pembentukan dinding sel baru.

Fungsi

Mitosis adalah mekanisme pembahagian sel, dan merupakan sebahagian daripada fasa kitaran sel dalam eukariota. Dengan cara yang mudah, kita boleh mengatakan bahawa fungsi utama proses ini adalah pembiakan sel dalam dua sel anak perempuan.

Kepada organisma unisel, pembahagian sel ertinya generasi individu baru manakala organisma multicellular untuk proses ini adalah sebahagian daripada pertumbuhan dan berfungsi organisma keseluruhan (pembahagian sel menjana pembangunan tisu dan penyelenggaraan struktur).

Proses mitosis diaktifkan mengikut keperluan organisma. Dalam mamalia, sebagai contoh, sel darah merah (eritrosit) mula membahagikan membentuk lebih banyak sel, apabila badan memerlukan pengambilan oksigen yang lebih baik. Begitu juga, sel-sel darah putih (leukosit) membiak ketika perlu untuk melawan jangkitan.

Sebaliknya, beberapa sel haiwan khusus, praktikalnya tidak mempunyai proses mitosis atau sangat perlahan. Contohnya adalah sel-sel saraf dan sel-sel otot).

Secara amnya, mereka adalah sel-sel yang merupakan sebahagian daripada tisu penghubung dan struktur organisma dan pembiakannya hanya diperlukan apabila sesetengah sel mempunyai beberapa kecacatan atau kemerosotan dan perlu diganti.

Peraturan pertumbuhan dan pembahagian sel.

Sistem kawalan pertumbuhan dan pembahagian sel adalah lebih kompleks dalam organisma multiselular daripada dalam organisma uniselular. Dalam yang terakhir, pembiakan pada dasarnya adalah terhad oleh ketersediaan sumber.

Dalam sel haiwan, pembahagian dihentikan sehingga ada isyarat positif yang mengaktifkan proses ini. Pengaktifan ini datang dalam bentuk isyarat kimia dari sel jiran. Ini membolehkan untuk mencegah pertumbuhan tisu yang tidak terhad, dan pembiakan sel-sel yang rosak, yang boleh merosakkan kehidupan organisma secara serius.

Salah satu mekanisme yang mengawal pembahagian sel apoptosis, di mana sel mati (untuk pengeluaran protein tertentu yang mengaktifkan kemusnahan diri) jika membentangkan kerosakan besar atau dijangkiti virus.

Terdapat juga pengawalseliaan perkembangan sel melalui perencatan faktor pertumbuhan (seperti protein). Oleh itu sel-sel kekal di antara muka, tanpa meneruskan fasa M kitaran sel.

Organisma yang membawanya

Proses mitosis dijalankan di sebahagian besar sel-sel eukariot, daripada organisma unisel seperti yis, menggunakan ia proses semula sebagai berjantina kepada organisma multisel kompleks seperti tumbuh-tumbuhan dan haiwan.

Walaupun secara umum, kitaran sel adalah sama untuk semua sel eukariotik, terdapat perbezaan yang ketara antara organisme uniselular dan multiselular. Pada masa dahulu, pertumbuhan dan pembahagian sel-sel disukai oleh pemilihan semula jadi. Dalam organisma multiselular, percambahan terhad oleh mekanisme kawalan ketat.

Pembiakan organisme uniselular berlaku dengan cara yang dipercepat, sejak kitaran sel sentiasa beroperasi dan sel-sel anak perempuan dengan pantas melancarkan mitosis untuk meneruskan kitaran ini. Walaupun sel-sel organisma multiselular mengambil masa yang lebih lama untuk tumbuh dan dibahagikan.

Terdapat juga beberapa perbezaan antara proses mitosis sel tumbuhan dan haiwan, seperti dalam beberapa fasa proses ini, bagaimanapun, pada prinsipnya mekanisme beroperasi dengan cara yang sama dalam organisma ini.

Pembahagian sel dalam sel prokariotik

Selalunya, sel-sel prokariotik tumbuh dan dibahagikan pada kadar yang lebih cepat daripada sel eukariotik.

Organisma dengan (biasanya unisel atau multisel dalam beberapa kes) prokariot tidak mempunyai membran nuklear untuk mengasingkan bahan genetik ke dalam teras, jadi ia tersebar dalam sel, di sebuah daerah bernama nucleoid. Sel-sel ini mempunyai kromosom utama bulat.

Bahagian sel dalam organisma ini kemudiannya lebih langsung daripada sel-sel eukariotik, kurang mekanisme yang dijelaskan (mitosis). Di dalamnya pembiakan dilakukan melalui proses yang disebut pembelahan binari, di mana replikasi DNA bermula di tempat khusus kromosom bulat (asal replikasi atau OriC).

Dua asal kemudian terbentuk yang berpindah ke sisi bertentangan sel ketika replikasi berlaku, dan sel terbentang dua kali ukurannya. Pada akhir replikasi, membran sel tumbuh ke dalam sitoplasma, membahagikan sel progenitor menjadi dua anak perempuan dengan bahan genetik yang sama.

Evolusi mitosis

Evolusi sel eukariotik, membawa peningkatan kompleksitas dalam genom. Ini melibatkan pembangunan mekanisme bahagian yang lebih rumit.

Apa yang mendahului mitosis?

Terdapat hipotesis yang menyatakan bahawa pembahagian bakteria adalah mekanisme pendahuluan mitosis. Mendapati hubungan tertentu antara protein yang berkaitan dengan pembelahan perduaan (yang mungkin menjadi berlabuh laman kromosom tertentu anak-anak perempuan membran plasma) dengan tubulin dan actin dalam sel-sel eukariot.

Beberapa kajian menunjukkan keunikan tertentu dalam pembahagian protista uniselular moden. Di dalamnya, membran nuklear tetap utuh semasa mitosis. Kromosom yang direplikasi kekal berlabuh di tapak tertentu membran ini, memisahkan apabila nukleus mula meregangkan semasa pembahagian sel.

Ini menunjukkan kebetulan dengan proses pembelahan binari, di mana kromosom yang ditiru dipasang ke tempat tertentu pada membran sel. Hipotesis kemudian menyatakan bahawa prototaip yang menunjukkan kualiti ini semasa divisi sel mereka, dapat mengekalkan sifat ini sel leluhur jenis prokariotik.

Pada masa ini, penjelasan belum dikembangkan lagi mengapa dalam sel-sel eukariotik dari organisma multiselular adalah perlu membran nuklear disintegrasi semasa proses pembahagian sel.

Rujukan

  1. Albarracín, A., & Telulón, A. A. (1993). Teori sel pada abad kesembilan belas. Edisi AKAL.
  2. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberth, K., & Walter, P. (2008). Biologi Molekul Sel. Garland Science, Taylor dan Francis Group.
  3. Campbell, N., & Reece, J. (2005). Biologi 7th edisi, AP.
  4. Griffiths, A.J., Lewontin, R.C., Miller, J.H., & Suzuki, D.T. (1992). Pengenalan kepada analisis genetik. McGraw-Hill Interamericana.
  5. Karp, G. (2009). Biologi sel dan molekul: konsep dan eksperimen. John Wiley & Sons.
  6. Lodish, H., Darnell, J.E., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M. P., & Matsudaira, P. (2008). Biologi sel Mollecular. Macmillan.
  7. Segura-Valdez, M. D. L., Cruz-Gómez, S. D. J., López-Cruz, R., Zavala, G., & Jiménez-García, L. F. (2008). Visualisasi mitosis dengan mikroskop daya atom. TIP Majalah khusus dalam sains kimia-biologi, 11 (2), 87-90.