Główna zawartość
Kurs: Biologia - program rozszerzony > Rozdział 4
Lekcja 5: Cykl komórkowyFazy mitozy
Jak komórka dzieli się, aby utworzyć dwie genetycznie identyczne komórki. Profaza, metafaza, anafaza i telofaza. Tłumaczenie na język polski zrealizowane przez Fundację Edukacja dla Przyszłości dzięki wsparciu Fundacji „HASCO-LEK".
Wprowadzenie
Co mają ze sobą wspólnego jelita, drożdże w cieście chlebowym i rozwijająca się żaba? Między innymi, wszystkie one maja komórki, które przechodzą mitozę, dzielenie się, aby stworzyć więcej komórek, które są między sobą identyczne genetycznie.
Dlaczego te wszystkie bardzo różne organizmy i tkanki potrzebują mitozy? Komórki jelit muszą być zastępowane, ponieważ się zużywają; komórki drożdży potrzebują się odtwarzać, aby utrzymać tendencję wzrostową swojej populacji, a kijanka musi produkować nowe komórki, ponieważ rośnie i staje się bardziej złożonym organizmem.
Co to jest mitoza?
Mitoza jest rodzajem podziału komórkowego, w którym jedna komórka (macierzysta) dzieli się i wytwarza dwie nowe komórki (potomne), które są genetycznie identyczne między sobą. W kontekście cyklu komórkowego, mitoza jest częścią procesu podziału, w której DNA jądra komórkowego jest podzielone na dwa równocenne zestawy chromosomów.
Znaczna większość podziałów komórek, która zachodzi w Twoim organizmie, ma związek z mitozą. Podczas wzrostu i rozwoju, mitoza zaludnia ciało organizmu komórkami, a przez całe życie organizmu zastępuje stare, zużyte komórki nowymi. Dla jednokomórkowych eukariotów, takich jak drożdże, podziały mitotyczne są po prostu sposobem rozmnażania, dodawaniem nowych jednostek do populacji.
W tych wszystkich wypadkach, "celem" mitozy jest upewnienie się, czy każda komórka potomna otrzyma perfekcyjny, pełny zestaw chromosomów. Komórki ze zbyt małą lub zbyt dużą liczbą chromosomów zwykle nie funkcjonują dobrze - mogą nie przetrwać lub nawet powodować nowotwór. Zatem kiedy komórki przechodzą mitozę, nie dzielą swojego DNA losowo i nie układają się na stosy komórek potomnych. Zamiast tego, rozdzielają zduplikowane chromosomy w serii bardzo starannie przeprowadzonych kroków.
Fazy mitozy
Mitoza składa się z czterech podstawowych faz: profazy, metafazy, anafazy i telofazy. Niektóre książki wymieniają ich pięć, dzieląc profazę na wczesną profazę i prometafazę. Następują one w ścisłym, sekwencyjnym porządku. Cytokineza - proces podziału wnętrza komórki, w którym tworzą się dwie nowe komórki, rozpoczyna anafazę lub telofazę.
Nie przywiązuj się za bardzo do nazw, najważniejsze jest to, żebyś zrozumiał, co dzieje się na każdym etapie i dlaczego tak ważny jest podział chromosomów.
Zacznijmy od spojrzenia na komórkę tuż przed rozpoczęciem mitozy. Komórka jest w interfazie (późna faza G
Komórki zwierząt także syntetyzują kopie centrosomów, organelli, które odgrywają kluczową rolę w organizowaniu mitozy. W związku z tym w komórce znajdują się dwa centrosomy. (Komórki roślin zwykle nie mają centrosomów z centriolami, ale mają coś innego - centrum organizacji mikrotubul, które pełni podobną funkcję.)
We wczesnej profazie komórka zaczyna niszczyć część struktur, a inne budować, przygotowując pole do zajścia rozdziału chromosomów.
- Chromosomy zaczynają kondensować (co później ułatwia im proces oddzielania od siebie).
- Wrzeciono podziałowe zaczyna się formować. Wrzeciono to struktura, która jest zbudowana z mikrotubul, wytrzymałych włókien, które są częścią "szkieletu" komórki. Pełnią one funkcję organizowania chromosomów oraz przemieszczają je podczas mitozy. Wrzeciono podziałowe rozrasta się pomiędzy centrosomami wraz z tym, jak oddalają się one od siebie.
- Jąderko to część jądra komórkowego, gdzie syntezowane są rybosomy. W tej fazie ono zanika - jest to znak, że jądro jest gotowe do rozpadu.
W późnej profazie (czasami także nazywanej prometafazą) wrzeciono podziałowe zaczyna łączyć się z chromosomami i organizować je.
- Chromosomy kończą kondensację, więc zaczynają być bardziej zwarte.
- Błona jądrowa pęka i uwalnia chromosomy.
- Mitotyczne wrzeciono podziałowe rośnie i część mikrotubul zaczyna "wyłapywać" chromosomy.
Mikrotubule mogą przyłączać się do chromosomów w miejscu kinetochoru, białkowej płytki znajdującej się na centromerze każdej chromatydy siostrzanej.
(Centromery są regionami DNA, w których chromatydy siostrzane są ze sobą najściślej połączone.)
Mikrotubule, które przyłączają się do chromosomu są nazywane mikrotubulami kinetochorowymi. Mikrotubule, które nie przyłączają się do kinetochorów mogą przyłączyć się do mikrotubul od przeciwległego bieguna, co stabilizuje wrzeciono podziałowe. Więcej mikrotubul rozciąga się od każdego centrosomu ku krawędzi komórki, co tworzy strukturę nazywaną astrosferą.
W metafazie wrzeciono kariokinetyczne połączyło się z chromosomami i ustawiło je w równej linii po środku komórki, gotowe do podziału.
- Wszystkie chromosomy układają się w szeregu w płytce metafazowej (nie jest to struktura, to tylko termin określający układ, w którym chromosomy są ułożone w rzędzie).
- Na tym etapie dwa kinetochory każdego chromosomu powinny być otoczone mikrotubulami z przeciwległych biegunów wrzeciona.
Przed wejściem w anafazę, komórka upewnia się czy wszystkie chromosomy znajdują w obrębie płytki metafazowej i mają prawidłowo przyłączone mikrotubule do kinetochorów. Nazywa się to punktem kontrolnym wrzeciona podziałowego, pomaga on upewnić się czy chromatydy siostrzane równo rozdzielą się do dwóch komórek potomnych, kiedy rozdzielą się w następnym etapie. Jeśli chromosomy nie są prawidłowo ułożone lub otoczone mikrotubulami, komórka zatrzymuje podział do czasu rozwiązania danego problemu.
W anafazie chromatydy siostrzane oddzielają się jedna od drugiej i są rozciągane ku przeciwległym końcom komórki.
- Białkowy "klej", który utrzymuje razem chromatydy siostrzane, przestaje działać, co pozwala im na rozdzielenie się. Każda z nich jest teraz samodzielnym chromosomem. Chromosomy każdej pary są rozciągane ku przeciwległym biegunom komórki.
- Mikrotubule nie są przyłączone do chromosomów, wydłużają się i rozciągają, co rozdziela bieguny komórki i wydłuża ją.
Wszystkie procesy są przeprowadzane przez białka motoryczne, maszyny molekularne, które mogą "kroczyć" wzdłuż mikrotubul i transportować różne "ładunki". Białka motoryczne w mitozie transportują chromosomy lub inne mikrotubule podczas gdy się poruszają.
W telofazie komórki prawie już skończyły podział i zaczynają odbudowywać swoje normalne struktury gdy zachodzi cytokineza (podział wnętrza komórki).
- Wrzeciono kariokinetyczne rozpada się na pojedyncze struktury, które go wcześniej budowały.
- Tworzą się dwa nowe jądra komórkowe, w których jest po jednym zestawie chromosomów. Ponownie pojawiają się błony jądrowe i jąderka.
- Chromosomy zaczynają dekondensować i wracają do swojej "nitkowatej" formy.
Cytokineza - podział cytoplazmy, aby utworzyć dwie nowe komórki, nakłada się czasowo z ostatnimi etapami mitozy. Może rozpoczynać się zarówno podczas anafazy jak i telofazy, to zależy od komórki, i kończy się tuż po telofazie.
W komórkach zwierzęcych cytokineza jest procesem, w którym zachodzi ich kurczenie, miejscowe ściskanie komórki jak w portmonetce z suwakiem. "Suwakiem" jest opaska zbudowana z włókien aktynowych, nosi ona nazwę pierścienia kurczliwego. Komórki roślin nie mogą dzielić się w ten sposób, ponieważ mają ścianę komórkową i są zbyt sztywne. Zamiast tego formuje się struktura nazywana przegrodą pierwotną po środku komórki, co dzieli ją na dwie komórki potomne.
Kiedy kończy się cytokineza, mamy dwie nowe komórki, każda z pełnym zestawem chromosomów, który jest identyczny z tym z komórki macierzystej. Komórki potomne mogą teraz żyć swoim własnym życiem i w zależności od tego, jaką komórką będą, gdy urosną - także mogą przechodzić przez mitozę, powtarzając cykl.
Chcesz dołączyć do dyskusji?
Na razie brak głosów w dyskusji