PROMETAFAZA: PRI MITOZI IN MEJOZI - BIOLOGIJA - 2026

Prometaphase je faza procesa celične delitve vmes med prophase in metafazo. Zanj je značilno medsebojno delovanje delitvenih kromosomov z mikrotubuli, ki so odgovorni za njihovo ločevanje. Prometafaza se pojavlja tako v mitozi kot v mejozi, vendar z različnimi značilnostmi.

Jasni cilj vse delitve celic je ustvariti več celic. Da bi to dosegli, mora celica prvotno podvajati svojo vsebnost DNK; to je, ponovite. Poleg tega mora celica te kromosome ločevati, tako da je izpolnjen poseben namen vsake delitve citoplazme.

Prometna faza mitoze. Vzeti z wikimedia.org

Pri mitozi je enako število kromosomov iz matične celice v hčerinskih celicah. V mejozi I ločitev med homolognimi kromosomi. V mejozi II je ločitev med sestrskimi kromatidi. To pomeni, da na koncu postopka pridobite štiri pričakovane mejotske izdelke.

Celica upravlja s tem zapletenim mehanizmom z uporabo specializiranih komponent, kot so mikrotubule. Te organizira centrosom pri večini evkariontov. V drugih, nasprotno, kot so višje rastline, druga vrsta organizacijskega centra mikrotubul.

Mikrotubule

Mikrotubuli so linearni polimeri beljakovinskega tubulina. Vključeni so v skoraj vse celične procese, ki vključujejo premik neke notranje strukture. So sestavni del citoskeleta, cilije in flagele.

V primeru rastlinskih celic igrajo vlogo tudi v notranji strukturni organizaciji. V teh celicah mikrotubule tvorijo nekakšno tapiserijo, pritrjeno na notranjo stran plazemske membrane.

Ta struktura, ki nadzoruje delitve rastlinskih celic, je znana kot kortikalna organizacija mikrotubul. V času mitotske delitve se na primer zrušijo v osrednji obroč, ki bo prihodnje mesto osrednje plošče, v ravnini, kjer se bo celica delila.

Mikrotubule so sestavljene iz alfa-tubulina in beta-tubulina. Ti dve podenoti tvorita heterodimer, ki je osnovna strukturna enota tubulinskih filamentov. Polimerizacija dimerjev vodi v tvorbo 13 protofilamentov v bočni organizaciji, ki ustvari votel valj.

Mikrotubule. Vzeto z commons.wikimedia.org

Votle jeklenke te strukture so mikrotubule, ki po svoji sestavi kažejo polarnost. To pomeni, da lahko en konec zraste z dodajanjem heterodimerov, drugi konec pa lahko odštejemo. V zadnjem primeru se mikrotubul namesto da se v tej smeri podaljša, skrči.

Mikrotubuli so nukleati (tj. Začnejo se polimerizirati) in se organizirajo v centre za organiziranje mikrotubul (COM). COM-ji so med delitvami v živalskih celicah povezani s centrosomi.

V višjih rastlinah, ki nimajo centrosomov, je COM prisoten na analognih mestih, sestavljen pa je iz drugih komponent. V cilijah in flagelah je COM nameščen bazalno do motorične strukture.

Premik kromosomov med delitvijo celic dosežemo s pomočjo mikrotubul. Ti posredujejo v fizični interakciji med centromerami kromosomov in COM-ji.

S ciljanimi reakcijami depolimerizacije se metafazni kromosomi sčasoma premaknejo proti polovam delitvenih celic.

Mitotična prometna faza

Pravilna mitotična kromosomska segregacija je tista, ki zagotavlja, da vsaka hčerinska celica prejme komplement kromosomov, enak tistemu iz matične celice.

Silvia3, iz Wikimedia Commons

To pomeni, da mora celica ločiti vsak par podvojenih kromosomov na dva ločena, posamezna kromosoma. To pomeni, da mora ločiti sestrske kromatide vsakega homolognega para od celotnega komplementa kromosomov matične celice.

Odprta mitoza

V odprtih mitozah je proces izginotja jedrske ovojnice značilnost prometne faze. To omogoča, da edina ovira med MOC in centromerami kromosomov izgine.

Od MOC so dolgi mikrotubulni filamenti polimerizirani in podaljšani proti kromosomom. Ko najdemo centromer, polimerizacija preneha in dobimo kromosom, povezan s COM.

Pri mitozi so kromosomi dvojni. Zato obstajata tudi dva centromera, vendar še vedno združena v isti strukturi. To pomeni, da bomo imeli na koncu procesa polimerizacije mikrotubulov dva od njih na podvojen kromosom.

Ena nitka pritrdi centromere na COM, druga pa na sestrski kromatid, pritrjen na COM nasproti prvega.

Zaprta mitoza

V zaprtih mitozah je postopek skoraj enak predhodnemu, vendar z veliko razliko; jedrska ovojnica ne izgine. Zato je COM notranji in je z jedrsko plastjo povezan z notranjo jedrsko ovojnico.

V napol zaprtih (ali pol odprtih) mitozah jedrska ovojnica izgine samo na dveh nasprotnih točkah, kjer zunaj jedra obstaja mitotični COM.

To pomeni, da v teh mitozah mikrotubule prodirajo v jedro, da bi lahko v korakih po prometni fazi mobilizirale kromosome.

Mejotska prometna faza

Mejotska delitev. Vzeto s es.wikipedia.org

Ker mejoza vključuje proizvodnjo štirih 'n' celic iz ene '2n' celice, morata obstajati dva oddelka citoplazme. Poglejmo na to takole: na koncu metafaze I bo pod mikroskopom vidnih štirikrat več kromatid kot centromerov.

Po prvi delitvi bosta imeli dve celici z dvakrat več kromatid kot centromere. Šele na koncu druge citoplazemske delitve se bodo vsi centromeri in kromatidi individualizirali. Centromerov bo toliko, kolikor je kromosomov.

Ključni protein za te zapletene interkromatinske interakcije, ki se odvijajo pri mitozi in mejozi, je kohezin. Toda pri mejozi je več zapletov kot pri mitozi. Zato ni presenetljivo, da se mejotski kohezin razlikuje od mitotičnega.

Kohezini omogočajo kohezijo kromosomov med njihovim mitotičnim in mejotskim kondenzacijskim postopkom. Poleg tega omogočajo in uravnavajo interakcijo med sestrskimi kromatidami v obeh procesih.

Toda v mejozi spodbujajo tudi nekaj, kar se pri mitozi ne zgodi: homologno parjenje in posledične sinapse. Ti proteini so v vsakem primeru različni. Lahko bi rekli, da mejoza brez kohezine, ki jo razlikuje, ne bi bila mogoča.

Mejoza I

Mehansko gledano je interakcija centromera / COM enaka pri vseh delitvah celic. Vendar pa v prometni fazi I mejoze I celica ne bo ločevala sestrskih kromatid kot pri mitozi.

Nasprotno ima mejotski tetrad štiri kromatide v navidez dvojnem naboru centromer. V tej strukturi je v mitozi še nekaj drugega: chiasmata.

Kiasmi, ki so fizični stiki med homolognimi kromosomi, so tisto, kar razlikuje med centromerami, ki jih je treba ločiti: tistimi od homolognih kromosomov.

Tako se v prometni fazi I tvorijo povezave med centromerami homologov in COM na nasprotnih polah celice.

Mejoza II

Ta prometna faza II je bolj podobna mitotični prometni fazi kot meiotična prometna faza I. V tem primeru bodo COM-ji "sprožili" mikrotubule na podvojenih centromerah sestrskih kromatid.

Tako bosta nastali dve celici s posameznimi kromosomi, produkt ene kromatide iz vsakega para. Zato bodo nastale celice s haploidnim kromosomskim komplementom vrste.

Reference

1. Alberts, B., Johnson, AD, Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of Cell (6. izdaja). WW Norton & Company, New York, NY, ZDA.
2. Goodenough, UW (1984) Genetika. WB Saunders Co. Ltd, Philadelphia, PA, ZDA.
3. Griffiths, AJF, Wessler, R., Carroll, SB, Doebley, J. (2015). Uvod v genetsko analizo (11. izd.). New York: WH Freeman, New York, NY, ZDA.
4. Ishiguro, K.-I. (2018) Kohezinski kompleks pri mejozi sesalcev. Geni do celice, doi: 10.1111 / gtc.12652
5. Manka, SW, Moores, CA (2018) Mikrotubulna struktura s krio-EM: posnetki dinamične nestabilnosti. Eseji iz biokemije, 62: 737-751.