Prometafáza v mitóze a meióze



prometafáze je to fáze procesu buněčného dělení, mezi propházou a metafází. Je charakterizován interakcí dělících se chromozomů s mikrotubuly, které je oddělují. Promethaphas se vyskytuje jak v mitóze, tak v meiose, ale s různými charakteristikami.

Jasným cílem všech buněčných dělení je produkovat více buněk. Aby toho bylo dosaženo, musí buňka původně duplikovat obsah DNA; to znamená replikovat. Kromě toho musí buňka tyto chromozomy oddělit tak, aby byl splněn konkrétní účel každého rozdělení cytoplazmy.. 

V mitóze, stejný počet chromozomů mateřské buňky v dceřiných buňkách. V meiosis I, oddělení mezi homologními chromozomy. V meiosis II, oddělení mezi sesterskými chromatids. To znamená, že na konci procesu se získají čtyři očekávané meiotické produkty.

Buňka tento komplikovaný mechanismus řídí pomocí specializovaných složek, jako jsou mikrotubuly. Ty jsou organizovány centrosome ve většině eukaryotes. V jiných, naopak, podobně jako vyšší rostliny, funguje i další typ organizačního centra mikrotubulu.

Index

  • 1 Mikrotubuly
  • 2 Mitotická prometafáza
    • 2.1 Otevřená mitóza
    • 2.2 Uzavřené mitózy
  • 3 Prometafáze Meteica
    • 3.1 Meiosis I
    • 3.2 Meiosis II
  • 4 Odkazy

Mikrotubuly

Mikrotubuly jsou lineární polymery proteinu tubulinu. Zasahují do téměř všech buněčných procesů, které zahrnují posunutí určité vnitřní struktury. Jsou nedílnou součástí cytoskeletu, řasy a bičíků.

V případě rostlinných buněk také hrají roli ve vnitřní strukturální organizaci. V těchto buňkách mikrotubuly tvoří jakýsi gobelín připojený k vnitřní straně plazmatické membrány.

Tato struktura, která řídí dělení rostlinných buněk, je známa jako mikrotubulová kortikální organizace. Například v okamžiku mitotického dělení se zhroutí do centrálního kruhu, který bude budoucím místem centrální desky v rovině, kde bude buňka rozdělena..

Mikrotubuly se skládají z alfa-tubulinu a beta-tubulinu. Tyto dvě podjednotky tvoří heterodimer, který je základní strukturní jednotkou filamentů tubulinu. Polymerizace dimerů vede k tvorbě 13 protofilamentů v laterální organizaci, která vede k vytvoření dutého válce..

Duté válce této struktury jsou mikrotubuly, které svým složením vykazují polaritu. To znamená, že jeden konec může růst přidáním heterodimerů, zatímco druhý konec může být odečten. V tomto posledním případě se mikrotubuly namísto prodloužení v tomto směru zmenšují.

Mikrotubuly jsou nukleovány (tj. Začnou polymerizovat) a organizují se do organizačních center mikrotubulů (COM). COM jsou spojeny s centrosomy během dělení v živočišných buňkách.

Ve vyšších rostlinách, které nemají centrosomy, je COM přítomna v obdobných místech, ale tvoří ji další složky. V cilia a flagella, COM je lokalizován v zásadě ke struktuře motoru.

Posunutí chromozomů během buněčného dělení se dosahuje pomocí mikrotubulů. Tyto zprostředkovávají fyzikální interakci mezi centromery chromosomů a COM.

Cílenými depolymerizačními reakcemi se chromozomy metafáze nakonec přesunou směrem k pólům dělících se buněk.

Mitotická prometafáza

Správná segregace mitotických chromozomů je ta, která zaručuje, že každá dceřiná buňka obdrží chromozomální doplněk identický s matkou..

To znamená, že buňka musí oddělit každý pár duplikovaných chromozomů do dvou samostatných a nezávislých chromozomů. To znamená, že musí oddělit sesterské chromatidy každého homologního páru celého komplementu chromozomů mateřské buňky..

Otevřete mitózu

V otevřené mitóze je proces vymizení jaderného obalu charakteristickým znakem prometafáze. To umožňuje, aby jediná překážka mezi MOC a centromery chromozomů zmizela..

Z MOC se polymerují dlouhé vlákna mikrotubulů, které se prodlužují směrem k chromozómům. Když se zjistí centroméra, polymerace se zastaví a získá se chromozóm spojený s COM..

V mitóze jsou chromozomy zdvojené. Proto existují také dvě centromery, ale stále ve stejné struktuře. To znamená, že na konci procesu polymerace mikrotubulů budeme mít dva z nich na duplikovaný chromozom.

Vlákno připojí centromeru ke COM a další k sestře chromatid připojené k COM naproti první.

Mitóza se uzavřela

V uzavřených mitózách je proces téměř totožný s předchozím, ale s velkým rozdílem; jaderná obálka nezmizí. Proto je COM vnitřní a je spojena s vnitřním jaderným obalem jadernou vrstvou.

V semifinále uzavřené (nebo polootevřené) mitóze jaderná obálka zmizí pouze na dvou protilehlých místech, kde mitotická COM existuje mimo jádro.

To znamená, že v těchto mitózách mikrotubuly pronikají do jádra, aby byly schopny mobilizovat chromozomy v krocích následujících po prometafáze..

Prometephase meiotic

Protože meióza zahrnuje produkci čtyř 'n' buněk z '2n' buňky, musí existovat dvě rozdělení cytoplazmy. Podívejme se na to takto: na konci metafáze I bude pod mikroskopem čtyřikrát více chromatidů než centromerů.

Po prvním dělení budou dvě buňky s dvojnásobným počtem chromatidů jako centromery. Pouze na konci druhého cytoplazmatického rozdělení budou všechny centromery a chromatidy individualizovány. Bude jich tam tolik centromeres jak tam jsou chromosomy.

Klíčovým proteinem pro tyto komplexní interchromatinové interakce, ke kterým dochází v mitóze a meióze, je kohezin. V meiose je však více komplikací než v mitóze. Není proto překvapující, že meiotický kohezin je odlišný od mitózy.

Koheziny umožňují soudržnost chromozomů během procesu mitotické a meiotické kondenzace. Navíc umožňují a regulují interakci mezi sesterskými chromatidy v obou procesech.

Ale v meióze také podporují něco, co se nestane v mitóze: párování mezi homology a následné synapsy. Tyto proteiny jsou v každém případě odlišné. Mohli bychom říci, že meióza bez kohezinu, která ji odlišuje, by nebyla možná.

Meiosis I

Mechanicky řečeno, interakce centromere / COM je stejná v každém buněčném dělení. Nicméně v prometafáze I meiózy I buňka neoddělí sesterské chromatidy, jako je tomu u mitózy.

Oproti tomu meiotický tetrad má čtyři chromatidy ve zdánlivě dvojité sadě centromerů. V této struktuře je další věc, která není přítomna v mitóze: chiasmas.

Chiasmy, které jsou fyzikálními jednotkami mezi homologními chromozomy, jsou to, co rozlišuje mezi centromery, které musí být segregovány: ty homologní chromozomy.

Tak, v prometaphase I, spojení jsou tvořena mezi centromeres homologs a COM u opačných pólů buňky \ t.

Meióza II

Tato prometafáza II je více podobná mitotické prometafáze než meiotické prometafáze I. V tomto případě COM "uvolní" mikrotubuly do duplikovaných centromerů sesterských chromatidů.

Tak budou produkovány dvě buňky s individuálním chromozómovým produktem jednoho chromatidu z každého páru. Druhům budou proto podávány buňky s haploidním chromosomálním komplementem.

Odkazy

  1. Alberts, B., Johnson, A.D., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of the Cell (6. vydání). W. Norton & Company, New York, NY, USA.
  2. Goodenough, U. W. (1984) Genetics. W. B. Saunders Co. Ltd., Philadelphia, PA, USA.
  3. Griffiths, A. J. F., Wessler, R., Carroll, S.B., Doebley, J. (2015). Úvod do genetické analýzy (11. vydání). New York: W. H. Freeman, New York, NY, USA.
  4. Ishiguro, K.-I. (2018) Komplex kohezinů v meióze savců. Geny do buněk, doi: 10.1111 / gtc.12652
  5. Manka, S. W., Moores, C. A. (2018) Struktura mikrotubulu pomocí cryo-EM: snímky dynamické nestability. Eseje v Biochemistry, 62: 737-751.