Prometafaza w mitozie i mejozie



The prometafaza jest to etap procesu podziału komórki, pośredni między profazą a metafazą. Charakteryzuje się oddziaływaniem dzielących się chromosomów z mikrotubulami, które je rozdzielają. Prometafie występują zarówno w mitozie, jak i mejozie, ale o różnych cechach.

Jasnym celem wszystkich podziałów komórkowych jest wytworzenie większej liczby komórek. Aby to osiągnąć, komórka musi pierwotnie powielić jej zawartość DNA; to znaczy, powielaj to. Ponadto komórka musi oddzielić te chromosomy, aby spełnić szczególny cel każdego podziału cytoplazmy.. 

W mitozie ta sama liczba chromosomów komórki macierzystej w komórkach potomnych. W mejozie I separacja między homologicznymi chromosomami. W mejozie II, rozdzielenie chromatyd siostrzanych. To znaczy, na końcu procesu, uzyskać cztery oczekiwane produkty mejotyczne.

Komórka zarządza tym skomplikowanym mechanizmem dzięki wykorzystaniu wyspecjalizowanych komponentów, takich jak mikrotubule. Są one organizowane przez centrosom u większości eukariotów. W innych, przeciwnie, podobnie jak rośliny wyższe, działa inny typ centrum organizacyjnego mikrotubuli.

Indeks

  • 1 Mikrotubule
  • 2 Mitotyczna prometafaza
    • 2.1 Otwórz mitozę
    • 2.2 Mitoza zamknięta
  • 3 Prometafaza Meteica
    • 3.1 Mejoza I
    • 3.2 Mejoza II
  • 4 odniesienia

Mikrotubule

Mikrotubule są liniowymi polimerami białka tubuliny. Interweniują w prawie wszystkich procesach komórkowych, które wymagają przemieszczenia jakiejś wewnętrznej struktury. Są integralną częścią cytoszkieletu, rzęsek i wici.

W przypadku komórek roślinnych odgrywają również rolę w wewnętrznej organizacji strukturalnej. W tych komórkach mikrotubule tworzą rodzaj gobelinu przymocowanego do wewnętrznej strony błony plazmatycznej.

Ta struktura, która kontroluje podziały komórek roślinnych, jest znana jako organizacja korowa mikrotubuli. W momencie podziału mitotycznego, na przykład, zapadają się w centralny pierścień, który będzie przyszłym miejscem centralnej płyty, w płaszczyźnie, w której komórka zostanie podzielona..

Mikrotubule składają się z alfa-tubuliny i beta-tubuliny. Te dwie podjednostki tworzą heterodimer, który jest podstawową jednostką strukturalną włókien tubuliny. Polimeryzacja dimerów prowadzi do utworzenia 13 protofilamentów w bocznej organizacji, która powoduje powstanie pustego cylindra.

Puste cylindry o tej strukturze są mikrotubulami, które ze względu na swój skład wykazują biegunowość. Oznacza to, że jeden koniec może rosnąć poprzez dodanie heterodimerów, podczas gdy drugi koniec można odjąć. W tym ostatnim przypadku mikrotubula kurczy się zamiast wydłużać w tym kierunku.

Mikrotubule są zarodkowane (to znaczy zaczynają polimeryzować) i organizują się w organizację centrów mikrotubul (COM). COMs są związane z centrosomami podczas podziałów w komórkach zwierzęcych.

W wyższych roślinach, które nie mają centrosomów, COM jest obecny w analogicznych miejscach, ale utworzony przez inne składniki. W rzęsach i wiciach COM znajduje się zasadniczo w strukturze motorycznej.

Przemieszczenie chromosomów podczas podziałów komórkowych uzyskuje się przez mikrotubule. Pośredniczą one w fizycznej interakcji między centromerami chromosomów i COM.

Przez ukierunkowane reakcje depolimeryzacji, chromosomy metafazowe ostatecznie przesuną się w kierunku biegunów dzielących się komórek.

Mitotyczna prometafaza

Prawidłowa segregacja chromosomów mitotycznych to taka, która gwarantuje, że każda komórka potomna otrzymuje dopełniacz chromosomowy identyczny z komórką macierzystą.

Oznacza to, że komórka musi rozdzielić każdą parę powielonych chromosomów na dwa pojedyncze i niezależne chromosomy. Oznacza to, że musi segregować chromatydy siostrzane każdej homologicznej pary całego dopełnienia chromosomów komórki macierzystej.

Otwórz mitozę

W otwartej mitozie proces zanikania otoczki jądrowej jest cechą charakterystyczną prometafazy. Pozwala to zniknąć jedyną przeszkodę między MOC a centromerami chromosomów..

Z MOC polimeryzują długie włókna mikrotubul, które wydłużają się w kierunku chromosomów. Po znalezieniu centromeru polimeryzacja ustaje i uzyskuje się chromosom związany z COM..

W mitozie chromosomy są podwójne. Dlatego też istnieją dwa centromery, ale nadal połączone w tej samej strukturze. Oznacza to, że pod koniec procesu polimeryzacji mikrotubul będziemy mieli dwa z nich na duplikat chromosomu.

Włókno przyczepi centromer do COM, a drugi do chromatydy siostrzanej dołączonej do COM naprzeciw pierwszego.

Mitoza zamknięta

W zamkniętych mitozach proces jest prawie identyczny z poprzednim, ale z dużą różnicą; koperta jądrowa nie znika. Dlatego COM jest wewnętrzny i związany z wewnętrzną otoczką jądrową poprzez blaszkę jądrową.

W półzamkniętej (lub półotwartej) mitozie otoczka jądrowa znika tylko w dwóch przeciwnych punktach, w których mitotyczna COM istnieje poza jądrem.

Oznacza to, że w tych mitozach mikrotubule wnikają do jądra, aby móc mobilizować chromosomy w etapach następujących po prometafazie..

Mejotyczna faza promethefazy

Ponieważ mejoza wiąże się z produkcją czterech komórek „n” z komórki „2n”, muszą istnieć dwa podziały cytoplazmy. Zobaczmy to tak: na końcu metafazy I będzie cztery razy więcej chromatydów niż centromerów widocznych pod mikroskopem.

Po pierwszym podziale pojawią się dwie komórki z dwukrotnie większą ilością chromatyd niż centromery. Dopiero pod koniec drugiego podziału cytoplazmatycznego wszystkie centromery i chromatydy zostaną zindywidualizowane. Będzie tyle centromerów, ile chromosomów.

Kluczowym białkiem dla tych złożonych interakcji międzychromatyny w mitozie i mejozie jest kohezja. Ale jest więcej komplikacji w mejozie niż w mitozie. Nic więc dziwnego, że mejotyczna kohezja różni się od mitotycznej.

Kohezyny umożliwiają kohezję chromosomów podczas procesu kondensacji mitotycznej i mejotycznej. Ponadto umożliwiają i regulują interakcje między chromatydami siostrzanymi w obu procesach.

Ale w mejozie promują również coś, co nie zachodzi w mitozie: parowanie między homologami i następującymi synapsami. Te białka są różne w każdym przypadku. Moglibyśmy powiedzieć, że mejoza bez spójności, która go odróżnia, nie byłaby możliwa.

Mejoza I

Mówiąc mechanicznie, interakcja centromer / COM jest taka sama w każdym podziale komórki. Jednak w prometafazie I mejozy komórka nie rozdziela chromatyd siostrzanych, tak jak w mitozie.

W przeciwieństwie do tego, mejotyczny tetrad posiada cztery chromatydy w pozornym podwójnym zestawie centromerów. W tej strukturze jest inna rzecz nieobecna w mitozie: chiasmas.

Chiasmas, które są fizycznymi związkami między homologicznymi chromosomami, jest tym, co odróżnia centromery, które muszą być rozdzielone: ​​chromosomy homologiczne.

Zatem w prometafazie I powstają połączenia między centromerami homologów i COM na przeciwległych biegunach komórki.

Mejoza II

Ta prometafaza II jest bardziej podobna do mitotycznej prometafazy niż do prometafazy mejotycznej I. W tym przypadku COM „uwolni” mikrotubule do zduplikowanych centromerów chromatyd siostrzanych.

W ten sposób zostaną wytworzone dwie komórki z pojedynczym produktem chromosomów jednej chromatydy każdej pary. Dlatego komórki z haploidalnym dopełnieniem chromosomalnym zostaną podane gatunkowi.

Referencje

  1. Alberts, B., Johnson, A.D., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of the Cell (wydanie 6). W. W. Norton & Company, Nowy Jork, NY, USA.
  2. Goodenough, U. W. (1984) Genetics. W. B. Saunders Co. Ltd, Filadelfia, PA, USA.
  3. Griffiths, A.J.F., Wessler, R., Carroll, S.B., Doebley, J. (2015). An Introduction to Genetic Analysis (11 wyd.). Nowy Jork: W. H. Freeman, Nowy Jork, NY, USA.
  4. Ishiguro, K.-I. (2018) Kompleks kohezyn w mejozie ssaków. Geny do komórek, doi: 10.1111 / gtc.12652
  5. Manka, S. W., Moores, C. A. (2018) Struktura mikrotubuli według cryo-EM: migawki dynamicznej niestabilności. Essays in Biochemistry, 62: 737-751.