The mitóza je to proces dělení buněk, kdy buňka produkuje geneticky identické dceřiné buňky; pro každou buňku jsou generovány dvě „dcery“ se stejnou chromozomální zátěží. Toto dělení probíhá v somatických buňkách eukaryotických organismů..
Tento proces je jednou z fází buněčného cyklu eukaryotických organismů, který se skládá ze 4 fází: S (syntéza DNA), M (dělení buněk), G1 a G2 (mezifáze, kde se produkují mRNA a proteiny). Společně jsou fáze G1, G2 a S považovány za rozhraní. Jaderné a cytoplazmatické dělení (mitóza a cytokineze) tvoří poslední fázi buněčného cyklu.
Na molekulární úrovni je mitóza iniciována aktivací kinázy (proteinu) zvané MPF (faktor podporující zrání) a následnou fosforylací významného počtu proteinů buněčných složek. Ten umožňuje buňce prezentovat morfologické změny nezbytné k provedení procesu dělení..
Mitóza je bezpohlavní proces, protože progenitorová buňka a její dcery mají přesně stejnou genetickou informaci. Tyto buňky jsou známé jako diploidní, protože nesou úplnou chromozomální zátěž (2n).
Meióza je na druhé straně proces dělení buněk, který vede k sexuální reprodukci. V tomto procesu diploidní kmenová buňka replikuje své chromozomy a poté se dělí dvakrát za sebou (bez replikace své genetické informace). Nakonec jsou generovány 4 dceřiné buňky pouze s polovinou chromozomální zátěže, které se nazývají haploid (n).
Rejstřík článků
Mitóza v jednobuněčných organismech obecně produkuje dceřiné buňky velmi podobné jejich předkům. Naproti tomu během vývoje mnohobuněčných bytostí může tento proces vést ke vzniku dvou buněk s některými odlišnými vlastnostmi (přesto, že jsou geneticky identické)..
Tato buněčná diferenciace vede k vzniku různých typů buněk, které tvoří mnohobuněčné organismy..
Během života organismu dochází k nepřetržitému buněčnému cyklu, který neustále formuje nové buňky, které zase rostou a připravují se na dělení mitózou.
Růst a dělení buněk jsou regulovány mechanismy, jako je apoptóza (programovaná buněčná smrt), které umožňují udržovat rovnováhu a vyhýbat se nadměrnému růstu tkáně. Tímto způsobem je zajištěno, že vadné buňky budou nahrazeny novými buňkami podle požadavků a potřeb těla..
Schopnost reprodukovat je jednou z nejdůležitějších charakteristik všech organismů (od jednobuněčných po mnohobuněčné) a buněk, které ji tvoří. Tato kvalita zajišťuje kontinuitu vašich genetických informací..
Pochopení procesů mitózy a meiózy hrálo zásadní roli v porozumění zajímavým buněčným charakteristikám organismů. Například vlastnost udržovat konstantní počet chromozomů z jedné buňky na druhou v rámci jedince a mezi jednotlivci stejného druhu.
Když trpíme nějakým druhem poranění nebo poranění na pokožce, sledujeme, jak se během několika dní poškozená kůže zotaví. K tomu dochází díky procesu mitózy.
Obecně platí, že mitóza sleduje stejnou sekvenci procesů (fází) ve všech eukaryotických buňkách. V těchto fázích dochází v buňce k mnoha morfologickým změnám. Mezi nimi je kondenzace chromozomů, prasknutí jaderné membrány, oddělení buňky od extracelulární matrice a dalších buněk a rozdělení cytoplazmy..
V některých případech se jaderné dělení a cytoplazmatické dělení považují za odlišné fáze (mitóza a cytokineze).
Pro lepší studium a porozumění procesu bylo určeno šest (6) fází, nazývaných: profáza, prometafáza, metafáze, anafáze a telofáza, přičemž cytokinéza je považována za šestou fázi, která se začíná rozvíjet během anafáze.
Tyto fáze byly studovány od 19. století pomocí světelného mikroskopu, takže dnes jsou snadno rozpoznatelné podle morfologických charakteristik, které buňka představuje, jako je chromozomální kondenzace a tvorba mitotického vřetena..
Prophase je první viditelný projev buněčného dělení. V této fázi lze na vzhled chromozomů nahlížet jako na rozlišitelné formy v důsledku postupného zhutňování chromatinu. Tato kondenzace chromozomů začíná fosforylací molekul histonu H1 MPF kinázou..
Proces kondenzace spočívá v kontrakci, a tedy ve zmenšení velikosti chromozomů. K tomu dochází v důsledku navíjení chromatinových vláken, které produkuje snadněji přemístitelné struktury (mitotické chromozomy).
Chromozomy, které byly dříve duplikovány během S období buněčného cyklu, získaly dvouvláknový vzhled, který se nazývá sesterské chromatidy. V této fázi také zmizí nukleoly.
Během profáze se vytváří mitotické vřeteno, které je tvořeno mikrotubuly a bílkovinami, které tvoří sadu vláken.
Jak se tvoří vřeteno, mikrotubuly cytoskeletu jsou rozebrány (deaktivací proteinů, které udržují jejich strukturu), což poskytuje potřebný materiál pro tvorbu uvedeného mitotického vřetene..
Centrosom (organela bez membrány, funkční v buněčném cyklu), duplikovaný na rozhraní, působí jako montážní jednotka vřetenových mikrotubulů. V živočišných buňkách má centrosom uprostřed pár centriolů; ale tyto ve většině rostlinných buněk chybí.
Duplikované centrosomy se začnou od sebe oddělovat, zatímco mikrotubuly vřetena jsou shromážděny v každém z nich a začnou migrovat na opačné konce buňky..
Na konci profázy začíná prasknutí jaderného obalu, ke kterému dochází v samostatných procesech: demontáž jaderného póru, jaderné vrstvy a jaderných membrán. Tento zlom umožňuje mitotickému vřetenu a chromozomům začít interagovat..
V této fázi byl jaderný obal zcela fragmentován, takže mikrotubuly vřetena napadají tuto oblast a interagují s chromozomy. Dva centrosomy se oddělily, každý se nachází na pólech mitotického vřetene, na opačných koncích buněk..
Nyní mitotické vřeteno zahrnuje mikrotubuly (které se táhnou od každého centrosomu směrem ke středu buňky), centrosomy a pár asterů (struktury s radiální distribucí krátkých mikrotubulů, které se odvíjejí od každého centrosomu)..
Každý z chromatidů vyvinul specializovanou proteinovou strukturu zvanou kinetochore umístěnou v centromere. Tyto kinetochory se nacházejí v opačných směrech a některé mikrotubuly, nazývané mikrotubuly kinetochoru, se k nim drží..
Tyto mikrotubuly, připojené ke kinetochoru, se začínají pohybovat do chromozomu, od jehož konce se táhnou; některé z jednoho pólu a jiné z opačného pólu. Tím se vytvoří efekt „pull and shrink“, který po stabilizaci umožní, aby chromozom skončil na konci mezi buňkami..
V metafázi jsou centrosomy umístěny na opačných koncích buněk. Vřeteno vykazuje jasnou strukturu, ve středu níž jsou umístěny chromozomy. Centromery těchto chromozomů jsou připojeny k vláknům a srovnány v imaginární rovině zvané metafázová deska..
Chromatidové kinetochory zůstávají připojeny k mikrotubulům kinetochoru. Mikrotubuly, které neulpívají na kinetochory a táhnou se od protilehlých pólů vřetena, nyní vzájemně interagují. V tomto bodě jsou mikrotubuly z asterů v kontaktu s plazmatickou membránou..
Tento růst a interakce mikrotubulů dotváří strukturu mitotického vřetene a dodává mu vzhled „ptačí klece“..
Morfologicky je tato fáze fází s nejmenšími změnami, a proto byla považována za fázi odpočinku. Ačkoli však nejsou snadno patrné, dochází v něm k mnoha důležitým procesům, navíc k nejdelšímu stadiu mitózy.
Během anafáze se každá dvojice chromatidů začíná oddělovat (v důsledku inaktivace proteinů, které je drží pohromadě). Oddělené chromozomy se pohybují na opačné konce buňky.
Tento migrační pohyb je způsoben zkrácením mikrotubulů kinetochore, což vytváří efekt „tahu“, který způsobuje, že se každý chromozom pohybuje ze své centromery. V závislosti na umístění centromery na chromozomu může během svého přemístění nabrat určitý tvar V nebo J..
Mikrotubuly, které nepřilnuly na kinetochore, rostou a prodlužují se adhezí tubulinu (proteinu) a působením motorických proteinů, které se přes ně pohybují, což umožňuje zastavit kontakt mezi nimi. Jak se od sebe vzdalují, dělají se také póly vřetena, čímž se buňka prodlužuje.
Na konci této fáze jsou skupiny chromozomů umístěny na opačných koncích mitotického vřetene, přičemž na každém konci buňky je kompletní a ekvivalentní sada chromozomů..
Telofáze je poslední fází jaderného dělení. Kinetochorové mikrotubuly se rozpadají, zatímco polární mikrotubuly se dále prodlužují.
Jaderná membrána se začíná tvořit kolem každé sady chromozomů pomocí jaderných obalů progenitorové buňky, které byly jako vezikuly v cytoplazmě.
V této fázi jsou chromozomy, které jsou na pólech buněk, zcela dekondenzovány v důsledku defosforylace molekul histonu (H1). Tvorba prvků jaderné membrány je řízena několika mechanismy.
Během anafáze začalo mnoho fosforylovaných proteinů v profáze defosforylovat. To umožňuje na začátku telofázy, jaderné vezikuly se začnou znovu skládat, asociovat s povrchem chromozomů..
Na druhou stranu se jaderný pór znovu sestaví, což umožňuje čerpání jaderných proteinů. Proteiny jaderné laminy jsou defosforylované, což jim umožňuje znovu se spojit a dokončit tvorbu uvedené jaderné laminy.
Nakonec, poté, co jsou chromozomy zcela dekondenzovány, je znovu zahájena syntéza RNA, čímž se znovu vytvoří nukleoly a tím se dokončí tvorba nových mezifázových jader dceřiných buněk..
Cytokineze je brána jako samostatná událost od jaderného dělení a cytoplazmatické dělení obvykle v typických buňkách doprovází každou mitózu, počínaje anafází. Několik studií ukázalo, že u některých embryí dochází před cytoplazmatickým dělením k několika jaderným dělením.
Proces začíná objevením se rýhy nebo rozštěpu, který je označen v rovině metafázové desky, což zajišťuje, že dojde k rozdělení mezi skupinami chromozomů. Místo rozštěpu je indikováno mitotickým vřetenem, konkrétně mikrotubuly asterů.
Ve vyznačené štěrbině se nalézá řada mikrofilament, která tvoří kruh směřující k cytoplazmatické straně buněčné membrány, převážně složený z aktinu a myosinu. Tyto proteiny vzájemně interagují a umožňují prstenci se smrštit kolem drážky..
Tato kontrakce je generována klouzáním vláken těchto proteinů při vzájemné interakci stejným způsobem, jako je tomu například ve svalových tkáních..
Kontrakce mezikruží se prohlubuje a působí „upínacím“ účinkem, který nakonec rozdělí progenitorovou buňku a umožní oddělení dceřiných buněk s jejich vyvíjejícím se cytoplazmatickým obsahem..
Rostlinné buňky mají buněčnou stěnu, takže jejich proces cytoplazmatického dělení se liší od dříve popsaného a začíná v telofáze..
Tvorba nové buněčné stěny začíná, když jsou sestaveny mikrotubuly zbytkového vřetene, které tvoří fragmoplast. Tato válcová struktura je tvořena dvěma sadami mikrotubulů, které jsou spojeny na svých koncích a jejichž kladné póly jsou zapuštěny do elektronické desky v rovníkové rovině..
Malé vezikuly z Golgiho aparátu, naplněné prekurzory buněčné stěny, cestují přes mikrotubuly fragmoplastu do rovníkové oblasti a spojují se do formy buněčné destičky. Obsah váčků je vylučován do této destičky, jak roste.
Tento plak roste a splývá s plazmatickou membránou po obvodu buňky. K tomu dochází v důsledku konstantního přeskupení mikrotubulů fragmoplastu na okraji destičky, což umožňuje více váčkům pohybovat se k této rovině a vyprázdňovat jejich obsah..
Tímto způsobem dochází k cytoplazmatické separaci dceřiných buněk. Nakonec obsah buněčné destičky spolu s celulózovými mikrovlákny v ní umožňuje dokončit tvorbu nové buněčné stěny..
Mitóza je mechanismus dělení v buňkách a je součástí jedné z fází buněčného cyklu u eukaryot. Jednoduchým způsobem můžeme říci, že hlavní funkcí tohoto procesu je reprodukce buňky ve dvou dceřiných buňkách.
U jednobuněčných organismů znamená buněčné dělení generaci nových jedinců, zatímco u mnohobuněčných organismů je tento proces součástí růstu a správného fungování celého organismu (buněčné dělení generuje vývoj tkání a údržbu struktur).
Proces mitózy se aktivuje podle požadavků organismu. Například u savců se červené krvinky (erytrocyty) začínají dělit a tvoří více buněk, když tělo potřebuje lepší příjem kyslíku. Podobně se bílé krvinky (leukocyty) množí, když je to nutné pro potírání infekce..
Naproti tomu některým specializovaným zvířecím buňkám proces mitózy prakticky chybí nebo je velmi pomalý. Příkladem jsou nervové buňky a svalové buňky).
Obecně se jedná o buňky, které jsou součástí pojivové a strukturní tkáně těla a jejichž reprodukce je nutná pouze v případě, že buňka má defekt nebo poškození a je třeba ji vyměnit.
Systém řízení buněčného dělení a růstu je v mnohobuněčných organismech mnohem složitější než v jednobuněčných. V druhém případě je reprodukce v zásadě omezena dostupností zdrojů.
Ve zvířecích buňkách je dělení zastaveno, dokud nedojde k pozitivnímu signálu, který aktivuje tento proces. Tato aktivace přichází ve formě chemických signálů ze sousedních buněk. To umožňuje zabránit neomezenému růstu tkání a reprodukci vadných buněk, které mohou vážně poškodit život organismu.
Jedním z mechanismů, které řídí množení buněk, je apoptóza, kdy buňka zemře (v důsledku produkce určitých proteinů, které aktivují sebezničení), pokud představuje značné poškození nebo je infikována virem.
Existuje také regulace buněčného vývoje prostřednictvím inhibice růstových faktorů (například proteinů). Buňky tedy zůstávají na rozhraní, aniž by pokračovaly do M fáze buněčného cyklu..
Proces mitózy probíhá ve velké většině eukaryotických buněk, od jednobuněčných organismů, jako jsou kvasinky, které jej používají jako proces nepohlavní reprodukce, až po složité mnohobuněčné organismy, jako jsou rostliny a zvířata..
Ačkoli je obecně buněčný cyklus stejný pro všechny eukaryotické buňky, existují výrazné rozdíly mezi jednobuněčnými a mnohobuněčnými organismy. V prvním případě je růst a dělení buněk upřednostňováno přirozeným výběrem. U mnohobuněčných organismů je proliferace omezena přísnými kontrolními mechanismy.
V jednobuněčných organismech dochází k reprodukci zrychleným způsobem, protože buněčný cyklus funguje neustále a dceřiné buňky se rychle vydávají směrem k mitóze, aby v tomto cyklu pokračovaly. Zatímco buňkám mnohobuněčných organismů roste a dělí se podstatně déle.
Existují také určité rozdíly mezi mitotickými procesy rostlinných a živočišných buněk, protože v některých fázích tohoto procesu však mechanismus v zásadě funguje u těchto organismů podobným způsobem..
Prokaryotické buňky obecně rostou a dělí se rychleji než eukaryotické buňky.
Organismy s prokaryotickými buňkami (obecně jednobuněčné nebo v některých případech mnohobuněčné) postrádají jadernou membránu, která izoluje genetický materiál v jádru, takže je rozptýlen v buňce v oblasti zvané nukleoid. Tyto buňky mají kruhový hlavní chromozom.
Buněčné dělení v těchto organismech je tedy mnohem přímější než v eukaryotických buňkách, chybí popsaný mechanismus (mitóza). U nich se reprodukce provádí procesem zvaným binární štěpení, kdy replikace DNA začíná na konkrétním místě kruhového chromozomu (počátek replikace nebo OriC)..
Poté se vytvoří dva původy, které při replikaci migrují na opačné strany buňky a buňka se natáhne na dvojnásobek své velikosti. Na konci replikace buněčná membrána roste do cytoplazmy a dělí progenitorovou buňku na dvě dcery se stejným genetickým materiálem.
Vývoj eukaryotických buněk s sebou přinesl zvýšení složitosti v genomu. To zahrnovalo vývoj propracovanějších mechanismů dělení.
Existují hypotézy, které naznačují, že bakteriální dělení je předchůdcem mechanismu mitózy. Byla nalezena určitá souvislost mezi proteiny spojenými s binárním štěpením (což mohou být ty, které kotví chromozomy na specifická místa na plazmatické membráně dcer) s tubulinem a aktinem v eukaryotických buňkách..
Některé studie naznačují určité zvláštnosti v rozdělení moderních jednobuněčných protistů. V nich zůstává jaderná membrána během mitózy neporušená. Replikované chromozomy zůstávají ukotveny na určitých místech na této membráně a oddělují se, když se jádro začne během buněčného dělení roztahovat..
To ukazuje určitou shodu s procesem binárního štěpení, kdy se replikované chromozomy váží na určitá místa na buněčné membráně. Hypotéza poté navrhuje, aby si protisti, kteří tuto kvalitu prezentují během svého dělení buněk, mohli udržet tuto charakteristiku prokaryotické buňky předků..
V současné době dosud nebyla vyvinuta vysvětlení, proč je v eukaryotických buňkách mnohobuněčných organismů nutné, aby se jaderná membrána rozpadla během procesu dělení buněk..
Zatím žádné komentáře