Prometafáza v mitóze a meióze



prometafázi je to štádium procesu bunkového delenia, medziproduktu medzi metafázou a metafázou. Je charakterizovaná interakciou deliacich sa chromozómov s mikrotubulami, ktoré ich oddelia. Promethaphas sa vyskytuje v mitóze aj meióze, ale s rôznymi vlastnosťami.

Jasným cieľom všetkých bunkových delení je produkovať viac buniek. Na dosiahnutie tohto cieľa musí bunka pôvodne duplikovať obsah DNA; to znamená, replikovať ho. Okrem toho musí bunka oddeliť tieto chromozómy tak, aby bol splnený konkrétny účel každého rozdelenia cytoplazmy.. 

V mitóze, rovnaký počet chromozómov materskej bunky v dcérskych bunkách. V meióze I, oddelenie medzi homológnymi chromozómami. V meióze II, oddelenie medzi sesterskými chromatidami. To znamená, že na konci procesu sa získajú štyri očakávané meiotické produkty.

Bunka riadi tento komplikovaný mechanizmus pomocou špecializovaných zložiek, ako sú mikrotubuly. Sú organizované centrosómom vo väčšine eukaryot. V iných naopak, podobne ako vyššie rastliny, pracuje aj iný typ organizačného centra mikrotubulov.

index

  • 1 Mikrotubuly
  • 2 Mitotická prometafáza
    • 2.1 Otvorená mitóza
    • 2.2 Uzavretá mitóza
  • 3 Meteica prometaphase
    • 3.1 Meióza I
    • 3.2 Meióza II
  • 4 Odkazy

Mikrotubuly

Mikrotubuly sú lineárne polyméry tubulínového proteínu. Zasahujú do takmer všetkých bunkových procesov, ktoré zahŕňajú vytesnenie určitej vnútornej štruktúry. Sú neoddeliteľnou súčasťou cytoskeletu, rias a bičíkov.

V prípade rastlinných buniek tiež zohrávajú úlohu vo vnútornej štruktúrnej organizácii. V týchto bunkách tvoria mikrotubuly druh tapisérie pripojenej k vnútornej strane plazmatickej membrány.

Táto štruktúra, ktorá riadi delenie rastlinných buniek, je známa ako mikrotubulová kortikálna organizácia. Napríklad v momente mitotického delenia sa zrútia do centrálneho kruhu, ktorý bude budúcim miestom centrálnej platne v rovine, kde bude bunka rozdelená..

Mikrotubuly sa skladajú z alfa-tubulínu a beta-tubulínu. Tieto dve podjednotky tvoria heterodimér, ktorý je základnou štruktúrnou jednotkou tubulínových vlákien. Polymerizácia dimérov vedie k vytvoreniu 13 protofilamentov v laterálnej organizácii, ktorá vedie k vzniku dutého valca..

Duté valce tejto štruktúry sú mikrotubuly, ktoré svojou vlastnou kompozíciou vykazujú polaritu. To znamená, že jeden koniec môže rásť pridaním heterodimérov, zatiaľ čo druhý koniec môže byť odčítaný. V tomto poslednom prípade sa mikrotubuly namiesto predlžovania v tomto smere zmenšujú.

Mikrotubuly sú nukleačné (to znamená, že začínajú polymerizovať) a organizujú sa do organizovania centier mikrotubulov (COM). KOM sú spojené s centrosómami počas delenia v živočíšnych bunkách.

Vo vyšších rastlinách, ktoré nemajú centrosómy, je COM prítomný v podobných miestach, ale je tvorený inými zložkami. V ciliách a bičíkoch sa COM nachádza v podstate v konštrukcii motora.

Vytesnenie chromozómov počas delenia buniek sa dosahuje prostredníctvom mikrotubulov. Tieto sprostredkovávajú fyzikálnu interakciu medzi centromérmi chromozómov a COM.

Cielenými depolymerizačnými reakciami sa chromozómy metafázy nakoniec presunú smerom k pólom deliacich sa buniek.

Mitotická prometafáza

Správna mitotická chromozomálna segregácia je tá, ktorá zaručuje, že každá dcérska bunka dostane chromozómový doplnok totožný s komplementom materskej bunky.

To znamená, že bunka musí oddeliť každý pár duplikovaných chromozómov do dvoch samostatných a nezávislých chromozómov. To znamená, že musí oddeliť sesterské chromatidy každého homológneho páru celého komplementu chromozómov materskej bunky..

Otvorená mitóza

V otvorenej mitóze je proces zmiznutia jadrového obalu charakteristickým znakom prometafázy. To umožňuje, aby zmizla jediná prekážka medzi MOC a centromérmi chromozómov..

Z MOC sa polymerizujú dlhé vlákna mikrotubulov, ktoré sa predlžujú smerom k chromozómom. Keď sa nájde centroméra, polymerizácia sa zastaví a získa sa chromozóm spojený s COM..

V mitóze sú chromozómy dvojité. Preto existujú aj dve centroméry, ale stále sú zjednotené v rovnakej štruktúre. To znamená, že na konci procesu polymerizácie mikrotubulov budeme mať dva z nich na duplikovaný chromozóm.

Vlákno pripojí centromér k COM, a ďalšie k sesterskému chromatidu pripojenému k COM oproti prvému.

Mitóza uzavretá

V uzavretých mitózach je proces takmer identický s predchádzajúcim, ale s veľkým rozdielom; jadrový obal nezmizne. Preto je COM vnútorná a je spojená s vnútorným jadrovým obalom cez jadrovú vrstvu.

V semi-uzavretej (alebo polootvorenej) mitóze jadrový obal zmizne len na dvoch opačných miestach, kde mitotická COM existuje mimo jadra..

To znamená, že v týchto mitózach mikrotubuly prenikajú do jadra, aby boli schopné mobilizovať chromozómy v krokoch nasledujúcich po prometafáze..

Meiotická promethephase

Pretože meióza zahŕňa produkciu štyroch 'n' buniek z bunky '2n', musia existovať dve divízie cytoplazmy. Pozrime sa na to takto: na konci metafázy I bude pod mikroskopom štyrikrát viac chromatidov ako centromerov.

Po prvom delení budú dve bunky s dvojnásobným počtom chromatidov ako centroméry. Len na konci druhého cytoplazmatického delenia budú všetky centroméry a chromatidy individualizované. Bude toľko centromerov, koľko sú chromozómy.

Kľúčovým proteínom pre tieto komplexné interchromatínové interakcie, ku ktorým dochádza pri mitóze a meióze, je kohezín. Existuje však viac komplikácií v meióze ako v mitóze. Nie je preto prekvapujúce, že meiotický kohezín je odlišný od mitózy.

Kohezíny umožňujú kohéziu chromozómov počas procesu mitotickej a meiotickej kondenzácie. Okrem toho umožňujú a regulujú interakciu medzi sesterskými chromatidami v oboch procesoch.

Ale v meióze podporujú aj niečo, čo sa nestane v mitóze: párovanie medzi homológmi a následné synapsie. Tieto proteíny sú v každom prípade odlišné. Mohli by sme povedať, že meióza bez kohezínu, ktorá ho odlišuje, by nebola možná.

Meióza I

Mechanicky povedané, interakcia centromere / COM je rovnaká v každom bunkovom delení. Avšak v prometafáze I meiózy I bunka neoddelí sesterské chromatidy ako v mitóze.

Oproti tomu meiotická tetrad má štyri chromatidy v zdanlivo dvojitom súbore centromerov. V tejto štruktúre je iná vec, ktorá nie je prítomná v mitóze: chiasmas.

Chiasmy, ktoré sú fyzickými zväzkami medzi homológnymi chromozómami, sú to, čo rozlišuje medzi centromérmi, ktoré musia byť segregované: homológne chromozómy.

Takže v prometafáze I sú vytvorené spojenia medzi centromérmi homológov a COM na opačných póloch bunky..

Meióza II

Táto prometafáza II je podobnejšia ako mitotická prometafáza ako meiotická prometafáza I. V tomto prípade COM "uvoľní" mikrotubuly do duplikovaných centromerov sesterských chromatidov.

Tak budú produkované dve bunky s individuálnym chromozómovým produktom jedného chromatidu z každého páru. Z tohto dôvodu budú týmto druhom podávané bunky s haploidným chromozomálnym komplementom.

referencie

  1. Alberts, B., Johnson, A. D., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of the Cell (6. vydanie). W. 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). An Introduction to Genetic Analysis (11. vydanie). New York: W. H. Freeman, New York, NY, USA.
  4. Ishiguro, K.-I. (2018) Komplex kohezínu v meióze cicavcov. Gény do buniek, doi: 10.1111 / gtc.12652
  5. Manka, S. W., Moores, C.A. (2018) Štruktúra mikrotubulov podľa cryo-EM: snímky dynamickej nestability. Eseje v Biochemistry, 62: 737-751.