Etapy mitozy (podział komórek)

Zawartość

• TL; DR (Too Long; Didnt Read)
• Propaza
• Metafaza
• Anafaza
• Telofaza
• Cytokineza
• Interfaza
• Rodzaje komórek
• Mitoza vs. mejoza
• Dlaczego komórki dzielą się?
• Etapy mitozy

Każda żywa istota składa się z komórek. Każdy człowiek zaczyna życie jako zapłodniony ludzki zarodek z jedną komórką, a w wieku dorosłym rozwinął się w pięć bilionów komórek, dzięki procesowi podziału komórek zwanemu mitozą. Mitoza występuje zawsze, gdy potrzebne są nowe komórki. Bez tego komórki w twoim ciele nie mogłyby się replikować, a życie, jakie znasz, nie istniałoby.

TL; DR (Too Long; Didnt Read)

Mitoza to proces podziału komórek, w którym pojedyncza komórka dzieli się na dwie genetycznie identyczne komórki potomne.Pięć etapów mitozy to interfaza, propaza, metafaza, anafaza i telofaza.

Propaza

Mitoza zaczyna się od profazy, która następuje po początkowym etapie przygotowawczym, który występuje podczas fazy międzyfazowej - fazy „spoczynku” między podziałami komórkowymi.

Podczas wczesnej profazy komórka zaczyna rozkładać niektóre struktury i tworzyć inne, przygotowując się do podziału chromosomów. Powielone chromosomy z interfazy kondensują, co oznacza, że ​​stają się zwarte i ściśle zwijane. Obwiednia jądrowa rozpada się, a na krawędziach dzielącej się komórki tworzy się aparat zwany wrzecionem mitotycznym. Wrzeciono składa się z silnych białek zwanych mikrotubulami, które są częścią „szkieletu” komórek i napędzają podział komórki poprzez wydłużenie. Wrzeciono stopniowo wydłuża się podczas profazy. Jego zadaniem jest organizowanie chromosomów i przenoszenie ich podczas mitozy.

Pod koniec etapu profazy otoczka jądrowa rozpada się, a mikrotubule sięgają od każdego bieguna komórki do równika komórki. Kinetochory, wyspecjalizowane regiony w centromerach chromosomów - regiony DNA, w których chromatydy siostrzane są najściślej połączone - przyłączają się do rodzaju mikrotubul zwanych włóknami kinetochorowymi. Włókna te oddziałują z włóknami polarnymi wrzeciona łączącymi kinetochory z włóknami polarnymi, co zachęca chromosomy do migracji w kierunku środka komórki. Ta część procesu jest czasami nazywana prometafazą, ponieważ występuje bezpośrednio przed metafazą.

Metafaza

Na samym początku etapu metafazy pary skondensowanych chromosomów wyrównują się wzdłuż równika wydłużonej komórki. Ponieważ są skondensowane, mogą poruszać się łatwiej bez zaplątania się.

Niektórzy biolodzy dzielą metafazę na dwie fazy: prometafazę i prawdziwą metafazę.

Podczas prometafazy błona jądrowa całkowicie znika. Wtedy zaczyna się prawdziwa metafaza. W komórkach zwierzęcych dwie pary centrioli wyrównują się na przeciwnych biegunach komórki, a włókna polarne nadal rozciągają się od biegunów do środka komórki. Chromosomy poruszają się losowo, dopóki się nie przyczepią, z obu stron centromerów do włókien polarnych.

Chromosomy wyrównują się na płytce metafazowej pod kątem prostym do biegunów wrzeciona i są tam utrzymywane przez równe siły włókien polarnych wywierających nacisk na centromery chromosomów. (Płytka metafazowa nie jest strukturą fizyczną - jest to po prostu określenie płaszczyzny, w której chromosomy się pokrywają.

Przed przejściem do etapu anafazy komórka sprawdza, czy wszystkie chromosomy znajdują się na płytce metafazowej, a ich kinetochory są prawidłowo połączone z mikrotubulami. Jest to znane jako punkt kontrolny wrzeciona. Ten punkt kontrolny zapewnia, że ​​pary chromosomów, zwane także chromatydami siostrzanymi, równomiernie rozdzielają się między dwiema komórkami potomnymi na etapie anafazy. Jeśli chromosom nie jest prawidłowo wyrównany lub podłączony, komórka zatrzyma podział, dopóki problem nie zostanie rozwiązany.

W rzadkich przypadkach komórka nie zatrzymuje podziału, a błędy są popełniane podczas mitozy. Może to powodować zmiany w DNA, co może potencjalnie prowadzić do zaburzeń genetycznych.

Anafaza

Podczas anafazy chromatydy siostrzane są przyciągane do przeciwnych biegunów (końców) wydłużonej komórki. Białkowy „klej”, który je utrzymuje, rozkłada się, aby pozwolić im się rozdzielić. Oznacza to, że zduplikowane kopie DNA komórek kończą się po obu stronach komórki i są gotowe do całkowitego podziału. Każda siostrzana chromatyda ma teraz swój „pełny” chromosom. Nazywa się je teraz chromosomami potomnymi. Na tym etapie mikrotubule stają się krótsze, co pozwala rozpocząć proces rozdzielania komórek.

Chromosomy potomne podróżują przez mechanizm wrzeciona, aby dotrzeć do komórek przeciwnych biegunów. Gdy chromosomy zbliżają się do bieguna, najpierw migrują do centromeru, a włókna kinetochoru skracają się.

Aby przygotować się do telofazy, dwa bieguny komórkowe oddalają się od siebie. Po zakończeniu anafazy każdy biegun zawiera kompletny zbiór chromosomów.

W tym momencie rozpoczyna się cytokineza. Jest to podział pierwotnej cytoplazmy komórek i trwa przez etap telofazy.

Telofaza

Na etapie telofazy podział komórek jest prawie całkowity. Obwiednia jądrowa, która wcześniej uległa rozkładowi, aby umożliwić mikrotubule dostęp do chromosomów i rekrutację ich do równika dzielącej się komórki, przekształca się w dwie nowe otoczki jądrowe wokół oddzielonych chromatyd siostrzanych.

Włókna polarne nadal się wydłużają, a jądra zaczynają tworzyć się na przeciwnych biegunach, tworząc otoczki jądrowe z resztek części otoczki jądrowej komórek macierzystych oraz części układu błony wewnętrznej. Wrzeciono mitotyczne jest rozbite na bloki budulcowe i tworzą się dwa nowe jądra - po jednym dla każdego zestawu chromosomów. Podczas tego procesu ponownie pojawiają się błony jądrowe i jądra komórkowe, a włókna chromatyny chromosomów otwierają się, wracając do swojej poprzedniej postaci strunowej.

Po telofazie mitoza jest prawie kompletna - zawartość genetyczna jednej komórki została równo podzielona na dwie komórki. Podział komórek nie jest jednak zakończony, dopóki nie nastąpi cytokineza.

Cytokineza

Cytokineza to podział cytoplazmy komórek, rozpoczynający się przed zakończeniem anafazy i kończący się wkrótce po etapie telofazy mitozy.

Podczas cytokinezy w komórkach zwierzęcych pierścień białek zwanych aktyną i miozyną (te same białka, które znajdują się w mięśniach) ściska wydłużoną komórkę w dwie zupełnie nowe komórki. Pasmo włókien wykonane z białka zwanego aktyną jest odpowiedzialne za uszczypnięcie, tworząc zmarszczkę zwaną bruzdą rozszczepiającą.

Proces jest inny w komórkach roślinnych, ponieważ mają one ścianę komórkową i są zbyt sztywne, aby można je było w ten sposób podzielić. W komórkach roślinnych struktura zwana płytką komórkową tworzy środek komórki, dzieląc ją na dwie komórki potomne oddzielone nową ścianą.

W tym momencie cytoplazma, płyn, w którym kąpane są wszystkie składniki komórki, jest równo dzielona między dwie nowe komórki potomne. Każda komórka potomna jest genetycznie identyczna, zawiera własne jądro i kompletną kopię DNA organizmów. Komórki potomne rozpoczynają teraz swój własny proces komórkowy i mogą same powtórzyć proces mitozy w zależności od tego, czym się staną.

Interfaza

Prawie 80 procent długości życia komórki spędza w fazie międzyfazowej, która jest etapem między cyklami mitotycznymi.

Podczas interfazy nie dochodzi do podziału, ale komórka przechodzi okres wzrostu i przygotowuje się do podziału. Komórki zawierają wiele białek i struktur zwanych organellami, które muszą się replikować w ramach przygotowań do podwojenia. DNA komórki duplikuje się podczas tej fazy, tworząc dwie kopie każdej nici DNA zwanej chromosomem. Chromosom to cząsteczka DNA, która przenosi całość lub część dziedzicznej informacji organizmu.

Sama interfaza jest podzielona na różne fazy: fazę G1, fazę S i fazę G2. Faza G1 to okres poprzedzający syntezę DNA, podczas którego komórka powiększa się. Podczas faz G1 komórki rosną i monitorują swoje środowisko, aby ustalić, czy powinny zainicjować kolejną rundę podziału komórek.

Podczas wąskiej fazy S DNA jest syntetyzowane. Następnie następuje faza G2, kiedy komórka syntetyzuje białka i dalej się powiększa. Podczas fazy G2 komórki sprawdzają, czy replikacja DNA zakończyła się pomyślnie, i dokonują niezbędnych napraw.

Nie wszyscy naukowcy klasyfikują interfazę jako etap mitozy, ponieważ nie jest to etap aktywny. Jednak ten etap przygotowawczy jest niezbędny przed jakimkolwiek faktycznym podziałem komórki.

Rodzaje komórek

Komórki prokariotyczne, takie jak bakterie, przechodzą przez rodzaj podziału komórkowego zwany rozszczepieniem binarnym. Obejmuje to replikację chromosomów komórek, segregację skopiowanego DNA i podział cytoplazmy komórek rodzicielskich. Rozszczepienie binarne tworzy dwie nowe komórki, które są identyczne z pierwotną komórką.

Z drugiej strony komórki eukariotyczne mogą dzielić się poprzez mitozę lub mejozę. Mitoza jest bardziej powszechnym procesem, ponieważ tylko komórki eukariotyczne rozmnażające się płciowo mogą przejść mejozę. Wszystkie komórki eukariotyczne, niezależnie od ich wielkości lub liczby komórek, mogą przejść mitozę. Komórki żywego organizmu, które nie są komórkami rozrodczymi, nazywane są komórkami somatycznymi i są ważne dla przetrwania organizmów eukariotycznych. Bardzo ważne jest, aby somatyczne komórki rodzicielskie i potomne (córki) nie różniły się od siebie.

Mitoza vs. mejoza

Komórki dzielą się podczas mitozy, wytwarzając komórki diploidalne (komórki identyczne względem siebie) i komórkę rodzicielską. Ludzie są diploidalni, co oznacza, że ​​mają dwie kopie każdego chromosomu. Dziedziczą jedną kopię każdego chromosomu od matki i jedną kopię każdego od ojca. Mitoza służy do wzrostu, naprawy i rozmnażania bezpłciowego.

Mejoza jest innym rodzajem podziału komórek, ale komórki wytwarzane podczas mejozy różnią się od komórek wytwarzanych podczas mitozy.

Mejoza jest wykorzystywana do produkcji męskich i żeńskich gamet, komórek z połową normalnej liczby chromosomów, które są wykorzystywane tylko do rozmnażania płciowego. Komórka ludzkiego ciała zawiera 46 chromosomów ułożonych w 23 pary. Gametami są plemniki lub jaja i zawierają tylko 23 chromosomy. Dlatego mejoza jest czasami nazywana podziałem redukcyjnym.

Mejoza produkuje cztery komórki potomne. Są to komórki haploidalne, co oznacza, że ​​zawierają połowę liczby chromosomów jak pierwotna komórka. Gdy komórki płciowe jednoczą się podczas zapłodnienia, komórki haploidalne stają się komórką diploidalną. Dowiedz się więcej o podobieństwach i różnicach między mitozą a mejozą we wzroście komórek i rozmnażaniu płciowym.

Dlaczego komórki dzielą się?

Wszystkie organizmy muszą wytwarzać genetycznie identyczne komórki potomne. Organizmy jednokomórkowe robią to, aby się rozmnażać. Każda z produkowanych komórek jest odrębnym organizmem. Organizmy wielokomórkowe dzielą komórki z trzech powodów: wzrostu, naprawy i wymiany.

Organizmy wielokomórkowe mogą rosnąć na dwa sposoby - poprzez zwiększenie wielkości komórek lub zwiększenie liczby komórek. Ta ostatnia opcja jest osiągana poprzez mitozę.

Mitoza jest kluczową częścią całego cyklu komórkowego, ponieważ jest to punkt, w którym komórka przekazuje informacje genetyczne do komórek potomnych. Podział zapewnia również dostępność nowych komórek jako zamienników, gdy umrą starsze komórki w organizmie.

Kiedy komórki są uszkodzone, należy je naprawić. Zastąpiono je identycznymi komórkami zdolnymi do wykonania dokładnie tego samego zadania.

Wszystkie komórki muszą zostać wymienione w pewnym momencie ich życia. Krwinki czerwone utrzymują się przez około trzy miesiące, a komórki skóry jeszcze mniej. Identyczne komórki kontynuują pracę komórek, które zastępują.

Etapy mitozy

Mitoza produkuje dwie komórki potomne z identycznym materiałem genetycznym. Są również genetycznie identyczne z komórką rodzicielską. Mitoza ma pięć różnych etapów: interfaza, propaza, metafaza, anafaza i telofaza. Proces podziału komórek jest zakończony dopiero po cytokinezie, która zachodzi podczas anafazy i telofazy. Każdy etap mitozy jest niezbędny do replikacji i podziału komórek.