PROMETAFĀZE: MITOZĒ UN MEIOZĒ - BIOLOĢIJA - 2025

Prometaphase ir posms no šūnu dalīšanās procesā, starpposma starp prophase un metafāzes. To raksturo dalāmo hromosomu mijiedarbība ar mikrotubuliem, kas ir atbildīgi par to atdalīšanu. Prometafāze notiek gan mitozes, gan meiozes gadījumā, bet ar atšķirīgām īpašībām.

Visu šūnu dalīšanas skaidrs mērķis ir ražot vairāk šūnu. Lai to panāktu, šūnai sākotnēji ir jākopē tās DNS saturs; tas ir, atkārtojiet to. Papildus šūnai šūnas ir jānodala šīs hromosomas tā, lai tās atbilstu katras citoplazmas dalīšanas īpašajam mērķim.

Mitozes prometafāze. Paņemts no wikimedia.org

Mitozē meitas šūnās tāds pats hromosomu skaits no mātes šūnas. I meiozes gadījumā homoloģisko hromosomu atdalīšana. II meiozes gadījumā māsu hromatīdu atdalīšana. Tas ir, procesa beigās iegūst četrus paredzamos meiotiskos produktus.

Šūna pārvalda šo sarežģīto mehānismu, izmantojot specializētus komponentus, piemēram, mikrotubulas. Tos vairumā eikariotu organizē centrosoma. Citos, gluži pretēji, piemēram, augstākos augos, darbojas cita veida mikrotubulu organizācijas centrs.

Mikrotubulas

Mikrotubulas ir olbaltumvielu tubulīna lineāri polimēri. Viņi ir iesaistīti gandrīz visos šūnu procesos, kas saistīti ar kādas iekšējās struktūras pārvietošanu. Tie ir neatņemama citoskeleta, cilia un flagella sastāvdaļa.

Augu šūnu gadījumā tām ir arī loma iekšējā struktūras organizācijā. Šajās šūnās mikrotubulas veido sava veida gobelēnu, kas piestiprināts pie plazmas membrānas iekšpuses.

Šī struktūra, kas kontrolē augu šūnu dalīšanos, ir zināma kā mikrotubulu kortikālā organizācija. Piemēram, mitotiskas dalīšanas laikā tie sabrūk centrālajā gredzenā, kas būs centrālās plāksnes nākotnes vieta, plaknē, kur šūna sadalīsies.

Mikrotubulas sastāv no alfa-tubulīna un beta-tubulīna. Šīs divas apakšvienības veido heterodimēru, kas ir tubulīna pavedienu pamata struktūrvienība. Dimēru polimerizācija noved pie 13 protofilamentu veidošanās sānu struktūrā, kas rada dobu cilindru.

Mikrotubulas. Ņemts no commons.wikimedia.org

Šīs struktūras dobie cilindri ir mikrotubulas, kurām pēc sava sastāva ir polaritāte. Tas ir, viens gals var augt, pievienojot heterodimetrus, bet otru galu var atņemt. Pēdējā gadījumā mikrotubula tā vietā, lai pagarinātu šajā virzienā, sarūk.

Mikrotubulas veidojas (ti, sāk polimerizēties) un veidojas mikrotubulu organizēšanas centros (COM). Dzīvnieku šūnās dalīšanās laikā COM ir saistītas ar centrosomām.

Augstākajos augos, kuriem nav centrosomu, COM atrodas līdzīgās vietās, bet tos veido citi komponenti. Ciliā un flagella COM atrodas motora struktūras pamatos.

Hromosomu pārvietojums šūnu dalīšanās laikā tiek panākts ar mikrotubulēm. Tie ir fiziskā mijiedarbība starp hromosomu centrometriem un COM.

Ar mērķtiecīgām depolimerizācijas reakcijām metafāžu hromosomas galu galā pārvietosies uz dalāmo šūnu poliem.

Mitotiskā prometafāze

Pareiza mitotiskā hromosomu atdalīšana garantē, ka katra meitas šūna saņem hromosomu kompleksu, kas ir identisks mātes šūnas.

Silvia3, no Wikimedia Commons

Tas nozīmē, ka šūnai ir jānodala katrs dublēto hromosomu pāris divās atsevišķās, atsevišķās hromosomās. Tas ir, tai jānošķir katra homologā pāra māsu hromatīdi no visa cilmes šūnas hromosomu komplementa.

Atklāta mitoze

Atklātā mitozē prometafāzes atšķirīgā iezīme ir kodola apvalka pazušanas process. Tas ļauj izzust vienīgajam šķērslim starp MOC un hromosomu centrometriem.

No MOC tiek polimerizēti garie mikrotubulu pavedieni, kas pagarinās hromosomu virzienā. Atrodot centromēru, polimerizācija beidzas un tiek iegūta hromosoma, kas savienota ar COM.

Mitozē hromosomas ir divkāršas. Tāpēc ir arī divi centromēri, taču tie joprojām ir apvienoti vienā struktūrā. Tas nozīmē, ka mikrotubulu polimerizācijas procesa beigās mums būs divi no tiem katrā dublētajā hromosomā.

Viens kvēldiegs pievienos centromēru COM, bet otrs - māsas hromatīdam, kas piestiprināts COM pretī pirmajam.

Slēgta mitoze

Slēgtās mitozēs process ir gandrīz identisks iepriekšējam, taču ar lielu atšķirību; kodolenerģijas aploksne nepazūd. Tāpēc COM ir iekšējs un ir saistīts ar iekšējo kodola apvalku caur kodola slāni.

Daļēji slēgtā (vai daļēji atvērtā) mitozē kodola apvalks pazūd tikai divos pretējos punktos, kur ārpus kodola atrodas mitotiska COM.

Tas nozīmē, ka šajās mitozēs mikrotubulas iekļūst kodolā, lai varētu mobilizēt hromosomas soļos pēc prometafāzes.

Meiotiskā prometafāze

Meiotiskā dalīšana. Ņemts no es.wikipedia.org

Tā kā meioze ietver četru “n” šūnu ražošanu no vienas “2n” šūnas, citoplazmā ir jābūt divām dalījumiem. Apskatīsim to šādi: I metafāzes beigās būs četras reizes vairāk hromatidu nekā centromēri, kas redzami zem mikroskopa.

Pēc pirmās dalīšanas būs divas šūnas ar divreiz vairāk hromatīdu nekā centromēros. Tikai pēc otrās citoplazmatiskās dalīšanas visi centromēri un hromatīdi kļūs individuāli. Būs tik daudz centromēru, cik ir hromosomu.

Koheīns ir olbaltumviela šīm sarežģītajām starphromatīnu mijiedarbībām, kas notiek mitozes un mejozes gadījumā. Bet meiozē ir vairāk komplikāciju nekā mitozē. Tāpēc nav pārsteidzoši, ka meiotiskais koheīns atšķiras no mitotiskā.

Košīni ļauj hromosomas salietēt to mitotiskā un meiotiskā kondensācijas procesa laikā. Turklāt tie ļauj un regulē māsu hromatīdu mijiedarbību abos procesos.

Bet mejozes gadījumā tās veicina arī to, kas nenotiek mitozes gadījumā: homoloģisku pārošanos un sekojošās sinapses. Šie proteīni katrā gadījumā ir atšķirīgi. Mēs varētu teikt, ka mejoze bez cohesin, kas to atšķir, nebūtu iespējama.

Meioze I

Mehāniski runājot, centromēra / COM mijiedarbība ir vienāda visos šūnu dalījumos. Tomēr meiozes I prometafāzē šūna neatdalīs māsu hromatīdus, kā tas notiek mitozes gadījumā.

Turpretī mejozes tetradā ir četri hromatīdi divkāršā centromēru komplektā. Šajā struktūrā ir kaut kas cits, kas mitozē nav sastopams: chiasmata.

Hiasmas, kas ir fiziski krustojumi starp homologām hromosomām, izšķir centromērus, kuri jānodala: homologo hromosomu.

Tādējādi I prometafāzē tiek izveidoti savienojumi starp homologu centrometriem un COM šūnas pretējos polos.

II mejoze

Šī II prometafāze ir vairāk līdzīga mitotiskajai prometafāzei nekā meiotiskajai prometafāzei I. Šajā gadījumā COM “palaidīs” mikrotubulas māsu hromatīdu dublētos centromēros.

Tādējādi tiks izveidotas divas šūnas ar atsevišķām hromosomām, kas ir viena hromatīda produkts no katra pāra. Tādēļ tiks ražotas šūnas ar sugas haploīdu hromosomu kompleksu.

Atsauces

1. Alberts, B., Džonsons, AD, Lūiss, J., Morgans, D., Rafs, M., Roberts, K., Valters, P. (2014) Šūnas molekulārā bioloģija (6. izdevums). WW Norton & Company, Ņujorka, NY, ASV.
2. Goodenough, UW (1984) Ģenētika. WB Saunders Co Ltd, Filadelfija, PA, ASV.
3. Griffiths, AJF, Wessler, R., Carroll, SB, Doebley, J. (2015). Ievads ģenētiskajā analīzē (11. izdevums). Ņujorka: WH Freeman, Ņujorka, NY, ASV.
4. Ishiguro, K.-I. (2018) Koheīna komplekss zīdītāju mejozē. Gēni uz šūnām, doi: 10.1111 / gtc.12652
5. Manka, SW, Moores, CA (2018) Mikrocauruļu struktūra ar krio-EM palīdzību: dinamiskas nestabilitātes momentuzņēmumi. Esejas bioķīmijā, 62: 737-751.