Zawartość
- TL; DR (Too Long; Didnt Read)
- Mitoza vs. mejoza
- 4 etapy mitozy
- Prophase: The Nuclear Membrane Dissolves
- Metafaza: włókna wrzeciona przyczepiają się do chromosomów
- Anafaza: Kiedy siostrzane chromatydy oddzielają się
- Telofaza: nowa forma błon jądrowych i podział komórek
Wszystkie żywe stworzenia składają się z komórek. Niektóre mają tylko jedną komórkę, taką jak bakterie, archeony i niektóre rośliny, grzyby i inne organizmy jednokomórkowe. Wiele żywych istot jest wielokomórkowych, w tym wszystkie zwierzęta i większość gatunków roślin. Jednak wszystkie gatunki zaczynają życie jako pojedyncza komórka, nawet ludzie. Bez podziału komórek życie nie mogłoby istnieć. Organizmy wykorzystują podział komórek w celu rozmnażania się, a także wzrostu (jeśli organizm składa się z więcej niż jednej komórki). Komórki w twoim ciele często przygotowują się do podziału; niektóre dzielą się dziesiątki razy w czasie życia komórek. Inne komórki są z tobą przez całe życie, a jedyny czas, w którym się dzielą, to moment, w którym zostają po raz pierwszy oddzielone od innej komórki.
Chociaż komórki mają różne szybkości dzielenia się, starannie opracowana choreografia rutyny wzrostu i podziału komórek jest taka sama w zależności od komórki, niezależnie od tego, czy dzieje się to w rosnącym embrionie ludzkim, czy u studenta czekającego na wyleczenie złamanej kości, a nawet w niedawno posadzonych nasionach w ogrodzie, które dopiero zaczynają kiełkować pędy. Ta ciągle powtarzająca się rutyna nazywa się cyklem komórkowym i składa się z dwóch głównych etapów: interfazy i mitozy. Te dwa etapy obejmują kilka etapów. Mitoza to faza cyklu komórkowego, w której komórka kopiuje informacje genetyczne i duplikuje jądro, dzięki czemu komórka może podzielić się na dwie części.
TL; DR (Too Long; Didnt Read)
Cykl komórkowy jest ciągłą, powtarzającą się funkcją żywych komórek, w których rosną i dzielą się. Pierwszą fazą cyklu komórkowego jest interfaza, składająca się z trzech etapów: faza przerwy 1, faza syntezy i faza przerwy 2. Druga faza to mitoza, która ma cztery etapy: profaza, metafaza, anafaza i telofaza. Podczas mitozy jądro replikuje swój materiał genetyczny i dzieli się, w wyniku czego powstają dwie identyczne komórki potomne.
Mitoza vs. mejoza
Ludzie często mylą terminy mitoza i mejoza. Są to ściśle powiązane terminy, ponieważ oba mają związek z podziałem komórek, ale są to również różne procesy, z zasadniczo różnymi wynikami. Ważne jest, aby znać różnicę. Cykl komórkowy to nieustannie odnawiający się proces, w którym komórki organizmu rosną, przygotowują się do podziału, dzielą i zaczynają od nowa. Mitoza to faza cyklu komórkowego, w której się dzielą. Komórki mają coś, co nazywa się liczbą ploidalną - jest to liczba chromosomów w komórce. Jest reprezentowany przez zmienną N. U ludzi chromosomy są pogrupowane w pary, co sprawia, że komórki ludzkie (z wyjątkiem komórek reprodukcyjnych) są diploidalne lub 2N. Mitoza prowadzi do powstania dwóch komórek potomnych, które są genetycznie identyczne z komórką pierwotną, a także obie mają liczbę ploidalną 2N. U niektórych gatunków mitoza może na przykład powodować powstawanie komórek potomnych o wartości 4N lub 7N lub N, ale zawsze będą miały taką samą liczbę ploidalną jak komórka rodzicielska.
Mejoza to osobny proces podziału komórek u gatunków zajmujących się rozmnażaniem płciowym. Służy do gametogenezy, czyli w jaki sposób ciało tworzy gamety lub komórki płciowe. U ludzi komórkami tymi są plemniki (plemniki) i komórki jajowe (jaja). Komórka 2N przechodzi szereg etapów podziału komórek, które są podobne, ale nie takie same jak w mitozie, w celu wygenerowania komórek potomnych. Zarówno w mitozie, jak i mejozie podział komórek powoduje zastąpienie komórki macierzystej komórkami potomnymi. W przeciwieństwie do mitozy mejoza powoduje powstanie czterech komórek potomnych, a nie dwóch, i nie są one identyczne, ponieważ rekombinują swoją informację genetyczną. Ponadto każda z czterech komórek potomnych ma ploidalną liczbę N.
Ponieważ wiele gatunków nie jest diploidalnych jak ludzie, komórki potomne gamet innych gatunków mogą nie mieć liczby ploidalnej N, ale będą o połowę lub haploidalne, niezależnie od liczby ploidalnej komórki macierzystej. Powodem tego jest to, że podczas rozmnażania płciowego jedna z tych haploidalnych gamet połączy się z haploidalną gametą od osobnika, zwykle innej płci, tworząc diploidalną zygotę z unikalnym genomem.U ludzi dzieje się tak, gdy plemnik łączy się z jajkiem, rozpoczynając ciążę. Powstała zygota wyrosnie na zarodek, a następnie na płód, a urodzony w ten sposób człowiek będzie miał inny kod genetyczny niż ktokolwiek wcześniej, z powodu rekombinacji genetycznej zachodzącej podczas mejozy. Dowiedz się więcej o podobieństwach i różnicach między mitozą a mejozą we wzroście komórek i rozmnażaniu płciowym.
4 etapy mitozy
Cztery etapy mitozy to:
Są one również znane jako fazy mitozy lub podfazy mitozy. Czasami między pierwszym a drugim dodaje się etap, zwany prometafazą. Niezależnie od tego, ile etapów jest opisanych, podziały są sztucznymi, które nie wpływają na to, co dzieje się na poziomie komórkowym. Naukowcy uważają te etapy za przydatne do zrozumienia i komunikacji między sobą na temat mikrobiologii. Jednak w naturze cykl komórkowy przebiega płynnie i nieprzerwanie, bez przerw sygnalizujących koniec metafazy i początek anafazy. Przed rozpoczęciem mitozy interfaza musi się skończyć. Interfaza jest częścią cyklu komórkowego, w której komórka rośnie i wykonuje swoją pracę, niezależnie od tego, czy zadaniem jest bycie komórką nerwową, komórką mięśni gładkich czy komórką tkanki naczyniowej w łodydze rośliny. Istnieją trzy etapy międzyfazowe, a są to:
Podczas faz przerwy komórka rośnie. Podczas fazy S komórka nadal wykonuje codzienne zadania, ale replikuje również swoje DNA. Oznacza to, że tworzy kopię każdego chromosomu w swoim genomie. Pod koniec fazy S w jądrze znajduje się dwa razy więcej chromosomów. Każda identyczna kopia chromosomu jest połączona ze sobą czymś zwanym centromerem, a teraz cała para nazywa się chromosomem, a każda osoba nazywa się chromatydą siostrzaną. Pozostaną w ten sposób do czasu przejścia przez mitozę, która rozpocznie się pod koniec drugiej fazy przerwy.
Prophase: The Nuclear Membrane Dissolves
Propaza jest pierwszym i najdłuższym z czterech etapów mitozy. Wykonanie profazy w komórkach ludzkich zajmuje około 36 minut. Centriole, które są strukturami wykonanymi z mikrotubul, które znajdują się w pobliżu jądra komórki, przesuwają się na przeciwne strony komórki. Centriole są częścią większych struktur zwanych centrosomami. Później będą one odgrywać ważną rolę w podziale jądra. Otoczka jądrowa rozpuszcza się, pozostawiając chromosomy swobodnie pływające. DNA kondensuje się bardzo ściśle wokół pasm chromatyny, dzięki czemu chromosomy są wystarczająco duże, aby były widoczne pod mikroskopami. W innych momentach cyklu komórkowego nie są widoczne. Ta kondensacja upraszcza podział jądrowy, gdy chromosomy zaczynają poruszać się w komórce, na późniejszych etapach.
Metafaza: włókna wrzeciona przyczepiają się do chromosomów
Metafaza to krótki etap, trwający zaledwie trzy minuty. Podczas metafazy mikrotubule, które rosną (replikują się) z centrów na biegunach komórkowych, docierają do chromosomów. Zaczynają przyczepiać się do chromosomów. Dołączają się do wiązek białka w centromerach zwanych kinetochorami. Mikrotubule nazywane są również włóknami wrzecionowymi. Istnieją inne włókna wrzeciona wyrastające z centrów, które nie przyczepiają się do chromosomów, ale docierają do włókien wrzeciona rosnących z przeciwnej strony i łączą się ze sobą. Włókna wrzeciona, które łączą się z chromosomami, nazywane są mikrotubulami kinetochorowymi, a te, które łączą się ze sobą, nazywane są mikrotubulami interpolarnymi. Mikrotubule kinetochorowe wyrównują chromosomy wzdłuż środkowej płaszczyzny komórki zwanej płytką metafazową. Jest to wyimaginowana linia, która znajduje się w połowie drogi między każdym z centrioles na biegunach komórkowych. Chromosomy ustawiają się wzdłuż tej płytki, aby przygotować się do następnego kroku. Niektórzy naukowcy zauważają fazę pośrednią przed metafazą zwaną prometafazą, która przyjmuje pewne cechy profazy i pewne cechy metafazy, podczas gdy wielu naukowców tego nie robi.
Anafaza: Kiedy siostrzane chromatydy oddzielają się
Trzeci etap mitozy nazywa się anafazą. Podobnie jak metafaza, trwa tylko trzy minuty. Anafaza zaczyna się tylko wtedy, gdy podczas metafazy zostaną spełnione pewne warunki. Każdy chromosom ma centromer, wiążąc chromatydy siostrzane ze sobą. Podczas metafazy jedno włókno wrzeciona emanujące z każdego centrosomu - osie na przeciwnych biegunach komórki - musi przyczepić się do centromeru chromosomu. Komórka nie przechodzi do anafazy, dopóki do każdego chromosomu nie dołączone są dwa włókna wrzeciona. Jeśli oba wrzeciona któregokolwiek z chromosomów pochodzą z tego samego centrosomu, to również zapobiegnie przemieszczaniu się komórki do przodu do anafazy. Cykl komórkowy ma wiele punktów kontrolnych, aby upewnić się, że nie wystąpią błędy, ponieważ błędy powodują mutacje genetyczne.
Podczas metafazy każde z włókien wrzeciona przymocowanych do centromeru w taki sposób, że zostało przymocowane do jednej siostrzanej chromatydy lub drugiej. Podczas anafazy włókna wrzeciona skracają się, co powoduje, że chromatydy siostrzane oddzielają się i oddalają od siebie w kierunku przeciwnych stron komórki. Kiedy się rozdzielają, centromer również również się rozdziela, połowa z każdej chromatydy siostrzanej. Liczba ploidalna jest zawsze liczbą, ile chromosomów jest w komórce, a liczba chromosomów jest zawsze liczbą, ile centromerów znajduje się w komórce. Kiedy centromery rozpadły się na dwa, każdy z nich stał się swoim centromerem, a to oznacza, że każda siostrzana chromatyda stała się własnym chromosomem. To z kolei oznacza, że liczba ploidów podwoiła się na razie. W ludzkiej komórce somatycznej (niereprodukcyjnej), gdzie wcześniej znajdowało się 2N lub 46 chromosomów, obecnie znajdują się 4N lub 92 chromosomy. Czterdzieści sześć przesuwa się na jeden koniec celi, a czterdzieści sześć na drugi koniec. Podczas anafazy mikrotubule interpolacyjne działają również na popychanie i ciągnięcie komórki, tak że się rozciąga i staje się podłużna. To zwiększa odległość między dwoma centrosomami.
Telofaza: nowa forma błon jądrowych i podział komórek
Telofaza jest ostatnim z czterech etapów mitozy i trwa przez 18 minut w ludzkich komórkach. Chromosomy kończą migrację w kierunku dwóch biegunów komórki. W komórce ludzkiej oznacza to, że na każdym biegunie znajduje się teraz 46 chromosomów. Włókna wrzeciona, które ciągnęły tam chromosomy, rozpraszają się. Chromosomy ponownie rozwijają się, a jednocześnie wokół każdej z dwóch grup powstaje błona jądrowa. Tworzy to dwa nowe jądra. Jednocześnie zachodzi proces zwany cytokinezą, który dzieli resztę komórki na dwie oddzielne komórki potomne i zwraca liczbę ploidalną od 4N do 2N, ponieważ każda nowa komórka będzie miała ponownie taką samą liczbę chromosomów jak pierwotna komórka macierzysta ( 46 dla komórki ludzkiej).
W komórkach zwierzęcych cytokineza zachodzi, gdy pierścień filamentu tworzy się w tym samym miejscu, w którym wcześniej znajdowała się płytka metafazowa, w punkcie środkowym między dwoma biegunami. Zwęża komórkę, ściskając ją do środka, aż powstaje bruzda rozszczepiająca. To wygląda jak klepsydra, której łączące przejście staje się coraz bardziej wąskie, dopóki dwie kule nie rozpadną się na dwie odrębne sfery. W komórkach roślinnych i innych komórkach ze ścianami komórkowymi aparat Golgi syntetyzuje pęcherzyki, które tworzą płytkę komórkową wzdłuż równika komórki, która znajduje się w tym samym miejscu co płytka metafazowa i gdzie pierścień filamentu zwęża komórkę w komórkach zwierzęcych. Z czasem płytka komórkowa zostaje związana przez błonę komórkową, która jest ciągła ze ścianą komórkową; funkcjonalnie staje się samą ścianą komórkową, dzieląc jedną nową komórkę potomną od drugiej, obie otoczone oryginalnymi ścianami komórkowymi. Niezależnie od rodzaju komórki, pod koniec telofazy komórka powraca do początku cyklu komórkowego: interfazy.