Mitozların evreleri ve özellikleri, işlevleri ve organizmaları



karyokinez bu, bir hücrenin genetik olarak özdeş yavru hücreleri ürettiği bir hücre bölünmesi işlemidir; Her hücre için, aynı kromozom yüküne sahip iki "kız" üretilir. Bu bölünme ökaryotik organizmaların somatik hücrelerinde gerçekleşir..

Bu işlem, 4 fazdan oluşan ökaryotik organizmaların hücre döngüsünün aşamalarından biridir: S (DNA sentezi), M (hücre bölünmesi), G1 ve G2 (mRNA'ların ve proteinlerin üretildiği ara fazlar) . Birlikte, G1, G2 ve S fazları bir arayüz olarak kabul edilir. Nükleer ve sitoplazmik bölünme (mitoz ve sitokinez) hücre döngüsünün son aşamasını oluşturur.

Moleküler seviyede, mitoz MPF (Olgunlaşma Destekleyen Faktör) olarak adlandırılan bir kinazın (protein) aktivasyonu ve bunun sonucu olarak hücrenin önemli sayıda protein bileşeninin fosforilasyonuyla başlatılır. Sonuncusu, hücrenin bölünme işlemini gerçekleştirmek için gerekli morfolojik değişiklikleri sunmasını sağlar.

Mitoz, aseksüel bir süreçtir çünkü progenitör hücre ve kızları aynı genetik bilgiye sahiptir. Bu hücreler diploidler olarak bilinir çünkü tam kromozomal yükü taşırlar (2n).

Öte yandan mayoz, cinsel üremeye neden olan hücre bölünmesi sürecidir. Bu işlemde, bir diploid kök hücre kromozomlarını çoğaltır ve daha sonra arka arkaya iki kez böler (genetik bilgisini çoğaltmadan). Son olarak, 4 kızak hücresi haploid (n) olarak adlandırılan kromozom yükünün sadece yarısı ile üretilir..

indeks

  • 1 Mitozun genel özellikleri
  • 2 Bu sürecin uygunluğu nedir?
  • 3 Aşamalar ve özellikleri
    • 3.1 Profase
    • 3.2 Prometafaz
    • 3.3 Metafaz
    • 3.4 Anafaz
    • 3.5 Telophase
    • 3.6 Sitokinez
    • 3.7 Bitki hücrelerinde sitokinez
  • 4 İşlev
  • 5 Hücre büyümesi ve bölünmesinin düzenlenmesi.
  • 6 Gerçekleştiren Organizasyonlar
  • 7 Prokaryotik hücrelerde hücre bölünmesi
  • 8 Mitozun evrimi
    • 8.1 Mitozdan önce gelenler?
  • 9 Kaynaklar

Mitozun genel özellikleri

Tek hücreli organizmalarda mitoz genellikle progenitörlerine çok benzeyen kız hücreler üretir. Buna karşılık, çok hücreli varlıkların gelişimi sırasında, bu işlem, farklı özelliklere sahip iki hücreden kaynaklanabilir (genetik olarak aynı olmasına rağmen).

Bu hücre farklılaşması çok hücreli organizmaları oluşturan farklı hücre tiplerine yol açar.

Bir organizmanın yaşamı boyunca, hücre döngüsü sürekli olarak gerçekleşir, sürekli olarak mitoz yoluyla bölünmeye hazırlanan ve büyüyen yeni hücreler oluşturur..

Büyüme ve hücre bölünmesi, dokuların aşırı büyümesini önleyen, dengenin korunmasına izin veren apoptoz (programlanmış hücre ölümü) gibi mekanizmalar ile düzenlenir. Bu şekilde, kusurlu hücrelerin organizmanın gereksinimlerine ve ihtiyaçlarına göre yeni hücrelerin yerini alması sağlanır..

Bu sürecin uygunluğu nedir?

Üreme yeteneği, tüm organizmaların (tek hücreli modülden çok hücreli modele) ve onu oluşturan hücrelerin en önemli özelliklerinden biridir. Bu kalite, genetik bilgilerinizin sürekliliğini sağlamanıza izin verir..

Mitoz ve mayoz sürecinin anlaşılması, organizmaların ilginç hücresel özelliklerini anlamada temel bir rol oynamıştır. Örneğin, bir bireyde ve aynı türün bireyleri arasında bir hücreden diğerine kromozom sayısını sabit tutma özelliği.

Derimizde bir çeşit kesik veya yara varsa, hasarlı cildin birkaç gün içinde nasıl düzeldiğini gözlemleriz. Bu, mitoz süreci sayesinde olur..

Aşamalar ve özellikleri

Genel olarak mitoz, tüm ökaryotik hücrelerde aynı işlem sırasını (fazları) takip eder. Bu fazlarda, hücrede birçok morfolojik değişiklik meydana gelir. Bunlar arasında kromozomların yoğunlaşması, nükleer zarın yırtılması, hücrenin hücre dışı matristen ve diğer hücrelerden ayrılması ve sitoplazmanın bölünmesi.

Bazı durumlarda nükleer bölünme ve sitoplazmik bölünme, ayrı aşamalar (sırasıyla mitoz ve sitokinez) olarak kabul edilir..

Süreci daha iyi bir şekilde incelemek ve anlamak için altı (6) faz belirlendi: bir faz, dördüncü faz olarak kabul edilen sitokinez, anafaz sırasında gelişmeye başlamış olan, faz, profataz, metafaz, anafaz ve telopaz..

Bu fazlar on dokuzuncu yüzyıldan beri ışık mikroskobunda incelenmiştir, böylece bugün kromozom yoğunlaşması ve mitotik milin oluşumu gibi hücrenin morfolojik özelliklerine göre kolayca tanınabilirler..

profaz

Faz, hücre bölünmesinin ilk görünen tezahürüdür. Bu aşamada, kromatinlerin aşamalı olarak sıkışması nedeniyle kromozomların görünümünü ayırt edilebilir formlar olarak görebilirsiniz. Kromozomların bu yoğunlaşması, histon H1 moleküllerinin MPF ​​kinazı tarafından fosforilasyonuyla başlar..

Yoğuşma işlemi büzülme ve dolayısıyla kromozomların büyüklüğünün azalmasından oluşur. Bu, daha kolay yer değiştirebilen yapılar (mitotik kromozomlar) üreterek, kromatin liflerinin sarımından kaynaklanır..

Daha önce hücre döngüsünün S döneminde çoğaltılan kromozomlar, kardeş kromatitler adı verilen bir çift filament görünümü elde eder, filamentler centromere adlı bir bölge boyunca bir arada tutulur. Bu aşamada nükleoli de ortadan kalkar.

Mitotik milin oluşumu

Faz sırasında, mikrotüplerden ve bir dizi lif oluşturan proteinlerden oluşan mitotik mil oluşur.

Mil oluşturuldukça, hücre iskeletinin mikro tüpleri sökülür (yapılarını koruyan proteinleri etkisiz hale getirerek), bahsedilen mitotik milin oluşturulması için gerekli malzemeyi sağlar.

Arayüzde çoğaltılan sentezom (hücre döngüsünde işlevsel, zarı olmayan bir organel), iş mili mikrotübüllerinin montaj birimi olarak işlev görür. Hayvan hücrelerinde, centrosome merkezinde bir çift centriole vardır; ancak bunlar çoğu bitki hücresinde yoktur.

Çoğaltılan sentrozomlar birbirlerinden ayrılmaya başlarken milin mikro tüpleri her birinin içine monte edilir ve hücrenin karşıt uçlarına doğru göç etmeye başlar..

Fazın sonunda, nükleer zarfın yırtılması, ayrı işlemlerde ortaya çıkarak başlar: nükleer gözenek, nükleer lamina ve nükleer membranların sökülmesi. Bu kırılma mitotik milin ve kromozomların etkileşime girmesine izin verir.

prometafaz

Bu aşamada, nükleer zarf tamamen parçalanmıştır, böylece iş mili mikrotüpleri bu alanı işgal ederek kromozomlarla etkileşime girer. Hücrelerin karşı uçlarında, her biri mitotik milin kutuplarına yerleştirilmiş iki sentrozom ayrıldı..

Şimdi, mitotik mil, mikrotüpleri (her bir merkezden hücrenin merkezine kadar uzanan), merkezlerden ve bir çift asterden (her merkezden ortaya çıkan kısa mikrotübüllerin radyal dağılımına sahip yapılar) oluşmaktadır..

Kromatidlerin her biri, merkezde bulunan, kinetochore adı verilen özel bir protein yapısı geliştirmiştir. Bu kinetochores zıt yönlerde bulunur ve kinetochore mikrotüpleri olarak adlandırılan bazı mikro tüpler, bunlara yapışır..

Kinotokoda bağlı olan bu mikrotüpler, uzadıklarından kromozomun içine doğru hareket etmeye başlar; bazıları bir direğe ve diğerleri karşı direğe aittir. Bu, stabilize edildiğinde, kromozomun hücre uçları arasında bitmesine izin veren "çek ve küçült" efekti yaratır.

metafaz

Metafazda, sentrozomlar hücrelerin zıt uçlarına yerleştirilmiştir. İş mili, merkezinde kromozomların bulunduğu net bir yapı gösterir. Sözü edilen kromozomların centromerleri, fiberlere sabitlenir ve metafaz plakası adı verilen hayali bir düzlemde hizalanır..

Kromatitlerin kinetokorları, kinetokor mikrotüplere hala eklidir. Kinokorlara yapışmayan ve milin zıt kutuplarından uzanan mikrotüpler şimdi birbirleriyle etkileşime girer. Bu noktada, yıldızlardan gelen mikro tüpler, plazma zarı ile temas halindedir..

Mikrotubüllerin bu büyümesi ve etkileşimi, mitotik milin yapısını tamamlar ve ona "kuş kafesi" görünümü verir..

Morfolojik olarak, bu aşama daha az değişiklik gösteren bir aşamadır, bu nedenle dinlenme aşaması olarak kabul edildi. Bununla birlikte, kolayca fark edilememelerine rağmen, mitozun en uzun aşaması olmasının yanı sıra, içinde birçok önemli süreç vardır..

anafaz

Bir faz sırasında, her bir kromatid çifti ayrılmaya başlar (onları bir arada tutan proteinleri etkisiz hale getirerek). Ayrılmış kromozomlar, hücrenin zıt uçlarına hareket eder.

Bu göç hareketi, her kromozomun santromerinden hareket etmesine neden olan bir "çekme" etkisi yaratan kinetokor mikrotüplerin kısaltılmasından kaynaklanmaktadır. Merkezin kromozom üzerindeki yerine bağlı olarak, yer değiştirmesi sırasında V veya J şeklinde belirli bir biçim alabilir..

Kinotokora bağlı olmayan mikro tüpler, tübülinin (protein) yapışmasıyla ve bunlar üzerinde hareket eden motor proteinlerinin hareketi ile aralarındaki temasın durmasını sağlayarak büyür ve uzar. Birbirlerinden uzaklaşırken, milin kutupları da bunu uzatarak hücreyi uzatır..

Bu fazın sonunda, kromozom grupları mitotik milin karşıt uçlarına yerleştirilir, böylece hücrenin her ucu tam ve eşdeğer bir kromozom seti ile kalır..

telofase

Telophase, nükleer bölünmenin son aşamasıdır. Polar mikrotüpler daha da uzarken, kinetokor mikrotüpler ayrışır..

Nükleer membran, sitoplazmada veziküllere benzeyen progenitör hücrenin nükleer zarflarını kullanarak her bir kromozom kümesinin etrafında oluşmaya başlar..

Bu aşamada, hücresel kutuplarda bulunan kromozomlar, histon (H1) moleküllerinin fosforilasyonundan dolayı tamamen yoğunlaşır. Nükleer zarın elementlerinin oluşumu birkaç mekanizma tarafından yönlendirilir.

Bir faz boyunca, fazdaki fosforile edilmiş proteinlerin çoğu, fosforile edilmiştir. Bu telophase başlangıcında, nükleer veziküllerin kromozomların yüzeyi ile birleşerek yeniden birleşmeye başlamasını sağlar..

Öte yandan, nükleer gözenek nükleer proteinlerin pompalanmasına izin verecek şekilde yeniden birleştirilir. Nükleer lamina proteinleri, tekrar birleşmelerini ve nükleer lamina oluşumunu tamamlamalarını sağlayarak fosforile edilir..

Son olarak, kromozomlar tamamen yoğuşturulduktan sonra, RNA sentezi yeniden başlatılır, tekrar nükleolleri oluşturur ve yeni hücrelerin yeni interfaz çekirdeklerinin oluşumunu tamamlar..

sitokinez

Sitokinez, nükleer bölünmeden ayrı bir olay olarak kabul edilir ve genellikle tipik hücrelerde, siaplazmik bölünme süreci, anafazdan başlayarak her bir mitoza eşlik eder. Bazı çalışmalar bazı embriyolarda sitoplazmik bölünmeden önce çok sayıda nükleer bölünmenin meydana geldiğini göstermiştir.

Proses, metafaz plakanın düzleminde işaretlenen bir oluk veya oluk görünmesi ile başlar, böylelikle bölünmenin kromozom grupları arasında meydana gelmesini sağlar. Yarığın yeri, özellikle mitotik mil ile, yıldızların mikro tüpleri ile belirtilir..

İşaretli yarıkta, büyük ölçüde aktin ve miyozinden oluşan, hücre zarının sitoplazmik tarafına yönelik bir halka oluşturan bir dizi mikro-filament bulunur. Bu proteinler, halkanın oluk çevresinde daralmasına izin veren birbirleriyle etkileşime girer..

Bu kasılma, bu proteinlerin filamentlerinin, örneğin kas dokularında olduğu gibi birbirleriyle etkileşime girdiğinde kaymasıyla üretilir..

Halkanın kasılması, progenitor hücreyi nihayet bölen, kızak hücrelerinin gelişmekte olan sitoplazmik içerikleri ile ayrılmasına izin veren bir "kenetleme" efekti uygulayarak derinleştirilir..

Bitki hücrelerinde sitokinez

Bitki hücrelerinin hücre duvarı vardır, bu yüzden onların sitoplazmik bölünme süreci daha önce tarif edilenden farklıdır ve telopofazda başlar.

Yeni bir hücre duvarının oluşumu, artık milin mikrotüpleri toplanıp, fragmoplastı oluşturan başlar. Bu silindirik yapı, uçlarına bağlı ve pozitif kutupları ekvator düzleminde elektronik bir plakaya gömülmüş iki set mikro tüpten oluşur..

Golgi aparatından küçük veziküller, hücre duvarının öncülleriyle doludur, fragmoplastın mikro tüplerinden geçerek ekvator bölgesine bir hücre plakası oluşturmak üzere birleşirler. Veziküllerin içeriği büyüdükçe bu plakada ayrıştırılır..

Bahsedilen plaka büyür ve hücre çevresi boyunca plazma zarı ile birleşir. Bu, levhanın çevresindeki fragmoplastın mikrotübüllerinin sürekli yeniden düzenlenmesi, daha fazla veziküllerin bu düzleme doğru hareket etmesine ve içindekileri boşaltmasına izin vererek gerçekleşir..

Bu şekilde, kızı hücrelerin sitoplazmik ayrılması meydana gelir. Son olarak hücre plakasının içeriği, içindeki selüloz mikrofiberleri ile birlikte, yeni hücre duvarının oluşumunu tamamlamaya izin verir.

fonksiyonlar

Mitoz, hücrelerde bölünme mekanizmasıdır ve ökaryotlarda hücre döngüsünün fazlarından birinin bir parçasıdır. Basit bir şekilde, bu sürecin temel fonksiyonunun bir hücrenin iki kız hücrede çoğaltılması olduğunu söyleyebiliriz..

Tek hücreli organizmalar için hücre bölünmesi, yeni bireylerin üretilmesi anlamına gelirken, çok hücreli organizmalar için bu işlem tüm organizmanın büyümesinin ve doğru işleyişinin bir parçasıdır (hücre bölünmesi doku gelişimi ve yapıların korunmasını sağlar).

Mitoz süreci organizmanın gereksinimlerine göre aktive edilir. Örneğin memelilerde, kırmızı kan hücreleri (eritrositler), vücudun daha iyi bir oksijen alımına ihtiyacı olduğunda daha fazla hücre oluşturarak bölünmeye başlar. Aynı şekilde, beyaz kan hücreleri (lökositler) bir enfeksiyonla savaşmak gerektiğinde ürer..

Buna karşılık, bazı özel hayvan hücreleri, pratik olarak mitoz sürecinden yoksundur veya çok yavaştır. Buna bir örnek sinir hücreleri ve kas hücreleridir).

Genel olarak, organizmanın bağ ve yapısal dokusunun bir parçası olan ve yalnızca bazı hücrelerde bir kusur veya bozulma olduğunda ve değiştirilmesi gerektiğinde çoğaltılması gereken hücrelerdir..

Hücre büyümesi ve bölünmesinin düzenlenmesi.

Büyüme ve hücre bölünmesinin kontrol sistemi, çok hücreli organizmalarda, tek hücreli organizmalardan çok daha karmaşıktır. İkincisi, çoğaltılması temel olarak kaynakların mevcudiyeti ile sınırlıdır.

Hayvan hücrelerinde, bu işlemi aktive eden pozitif bir sinyal olana kadar bölünme durdurulur. Bu aktivasyon, komşu hücrelerden gelen kimyasal sinyaller şeklinde gelir. Bu, dokuların sınırsız büyümesini ve organizmanın ömrüne ciddi şekilde zarar verebilecek kusurlu hücrelerin çoğalmasını önler..

Hücre çoğalmasını kontrol eden mekanizmalardan biri, önemli bir hasar göstermesi veya bir virüs tarafından enfekte olması durumunda hücrenin öldüğü (kendi kendini imha eden bazı proteinlerin üretimi nedeniyle) öldüğü apoptozdur..

Hücre gelişiminin büyüme faktörlerinin (proteinler gibi) inhibe edilmesi yoluyla da düzenlenmesi mümkündür. Böylece hücreler, hücre döngüsünün M fazına ilerlemeden arayüzde kalırlar.

Bunu yapan organizmalar

Mitoz süreci, ökaryotik hücrelerin büyük çoğunluğunda, onu aseksüel üreme işlemi olarak kullanan maya gibi tek hücreli organizmalardan bitki ve hayvanlar gibi karmaşık çok hücreli organizmalara kadar gerçekleştirilir..

Genel olarak, hücre döngüsü tüm ökaryotik hücreler için aynı olmasına rağmen, tek hücreli ve çok hücreli organizmalar arasında göze çarpan farklılıklar vardır. Birincisinde, hücrelerin büyümesi ve bölünmesi doğal seleksiyon tarafından tercih edilir. Çok hücreli organizmalarda çoğalma, sıkı kontrol mekanizmaları ile sınırlıdır.

Tek hücreli organizmalarda üreme hızlandırılmış bir şekilde gerçekleşir, çünkü hücre döngüsü sürekli çalışır ve bu hücrelerle devam etmek için kızı hücreler hızlı bir şekilde mitoz yoluna çıkarlar. Çok hücreli organizmaların hücrelerinin büyümesi ve bölünmesi oldukça uzun sürerken.

Bitki ve hayvan hücrelerinin mitotik süreçleri arasında da bazı farklılıklar vardır, bu sürecin bazı aşamalarında olduğu gibi, ancak, prensipte, mekanizma bu organizmalarda benzer şekilde çalışır..

Prokaryotik hücrelerde hücre bölünmesi

Genellikle, prokaryotik hücreler ökaryotik hücrelerden daha hızlı büyür ve bölünürler..

Prokaryotik hücreli organizmalar (genellikle tek hücreli veya bazı durumlarda çok hücreli), genetik materyali bir çekirdeğin içinde izole eden bir nükleer membrandan yoksundur, bu nedenle hücrede nükleoid denilen bir alanda dağılır. Bu hücrelerin dairesel bir ana kromozomu vardır..

Bu organizmalardaki hücre bölünmesi daha sonra ökaryotik hücrelerde olduğundan çok daha doğrudandır ve tanımlanan mekanizmadan (mitoz) yoksundur. Onlarda çoğaltma, dairesel kromozomun belirli bir bölgesinde DNA replikasyonunun başladığı ikili fisyon adı verilen bir işlemle gerçekleştirilir (replikasyonun kökeni veya OriC)..

Daha sonra çoğaltma gerçekleştikçe hücrenin karşıt taraflarına göç eden iki kök oluşur ve hücre, büyüklüğünün iki katı kadar uzanır. Replikasyonun sonunda, hücre zarı sitoplazmaya doğru büyür, progenitör hücreyi aynı genetik maddeyle iki kıza böler.

Mitozun evrimi

Ökaryotik hücrelerin evrimi, beraberinde genomdaki karmaşıklığın artmasına neden oldu. Bu, daha ayrıntılı bölme mekanizmalarının geliştirilmesini içeriyordu..

Mitozdan önce gelenler?

Bakteriyel bölünmenin öncül mitoz mekanizması olduğunu belirten hipotezler vardır. İkili fisyon ile ilişkili proteinler (kromozomları kızın plazma zarının belirli bölgelerine bağlayanlar olabilir) ile tubulin ve ökaryotik hücrelerin aktiniyle ilişki arasında bir ilişki olduğu bulunmuştur..

Bazı çalışmalar, modern tek hücreli protistlerin bölünmesinde belirli özelliklere işaret etmektedir. Onlarda, nükleer membran mitoz sırasında bozulmadan kalır. Çoğaltılan kromozomlar, hücre bölünmesi sırasında çekirdek çekmeye başladığında ayrılan, bu zarın bazı bölgelerine bağlı kalır.

Bu, çoğaltılan kromozomların hücre zarı üzerindeki belirli yerlere bağlandığı ikili bölünme işlemiyle bir miktar çakışma gösterir. Daha sonra hipotez, hücre bölünmesi sırasında bu kaliteyi sunan protistlerin, prokaryotik tipte bir atadan kalma hücrenin bu özelliğini koruyabileceğini belirtmiştir..

Şu anda, çok hücreli organizmaların ökaryotik hücrelerinde neden nükleer membranın hücre bölünmesi sürecinde parçalanması gerektiğine ilişkin açıklamalar henüz geliştirilmemiştir..

referanslar

  1. Albarracín, A. ve Telulón, A. A. (1993). On dokuzuncu yüzyılda Hücre Teorisi. AKAL basımları.
  2. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberth, K. ve Walter, P. (2008). Hücrenin Moleküler Biyolojisi. Garland Bilim, Taylor ve Francis Grubu.
  3. Campbell, N. ve Reece, J. (2005). Biyoloji 7inci baskı, AP.
  4. Griffiths, A.J., Lewontin, R.C., Miller, J.H., ve Suzuki, D.T. (1992). Genetik analize giriş. McGraw-Hill İnteramericana.
  5. Karp, G. (2009). Hücre ve moleküler biyoloji: kavramlar ve deneyler. John Wiley & Sons.
  6. Lodish, H., Darnell, J.E., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M.P., ve Matsudaira, P. (2008). Moleküler hücre biyolojisi. Macmillan.
  7. Segura-Valdez, M.D. L., Cruz-Gómez, S.D.J., López-Cruz, R., Zavala, G., ve Jiménez-García, L.F. (2008). Atomik kuvvet mikroskobu ile mitozun görselleştirilmesi. İPUCU. Kimyasal-biyolojik bilimlerde uzman dergisi, 11 (2), 87-90.