Információ

Hogyan osztódnak az organellumok?

Hogyan osztódnak az organellumok?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Biztos vagyok benne, hogy ennek a kérdésnek a természetéből adódóan meg fogja ismerni amatőr biológiái tudásomat. A mitózis során egyszerűen azt állítják, hogy az organellumok csak replikálódnak… miközben némileg részletes információkat kapunk a sejt osztódásáról. Hogyan osztódik a mag és a többi organellum? A mitokondriumok korábban prokarióták voltak, tehát kettes hasadás útján osztódnak? ha már ezen tartunk, miből állnak pontosan az organellumok? Az interfázis során megugrik a fehérjetermelés… szóval hogyan osztódnak az organellumok?


Nos, a mag önmagában nem osztódik. Ne feledje, a nukleáris membrán feloldódik a mitózis során. A metafázis után reformálni kezd. Itt található egy áttekintés, amely részletezi a folyamatot és az ismert mechanizmusokat. A kiterjesztéssel az endoplazmatikus retikulum feldarabolódik, mivel a magmembránból származik.

Az organellumok a citoszkeletonra és a kapcsolódó motorfehérjékre is támaszkodnak a lányok közötti eloszláshoz. Vitatott szempont ezzel kapcsolatban, hogy az organellumok véletlenszerűen oszlanak-e el, vagy van-e olyan aktív folyamat, amely hasonló eloszlást biztosít a lányok között.

Végül a mitokondriumokról. Eddig a pontig szimmetrikus sejtosztódást feltételeztünk, azaz mindkét lány majdnem azonos mennyiségű anyai anyaghoz jut. De az őssejt-osztódásokban a nem őslány kisebb méretű. Érdekes módon ez a cikk azt mutatja, hogy a szár, mint a lánya, fiatalabb mitokondriumokat kap (kevésbé sérült mitokondriális DNS).

Amint látja, lehetetlen egyetlen válaszban lefedni az összes organellumát. És nem is gondolunk a különböző sejttípusok közötti élettani különbségekre. Egészségére!


Hogyan osztódnak az organellumok? - Biológia

Kiváló kérdés. A mitokondriumok egyszerű hasadás útján osztódnak ketté, ugyanúgy, mint a baktériumsejtek, és bár a DNS-replikációs stratégiák kissé eltérnek egymástól, elmozduló vagy D-hurok struktúrákat alkotnak, körkörös DNS-üket nagyjából ugyanúgy osztják fel, mint a baktériumok. A mitokondriális szaporodás azonban nem autonóm (önkormányzó), akárcsak a bakteriális szaporodás. A mitokondriális osztódáshoz szükséges komponensek többségét génként kódolják az eukarióta (gazda) sejtmagban, és a gazdasejt citoplazmatikus riboszómái fordítják le fehérjékké. A mitokondriális replikáció tehát lehetetlen nukleáris részvétel nélkül, és a mitokondriumokat nem lehet sejtmentes tenyészetben termeszteni. A mitokondriális osztódás szigorú ellenőrzése elengedhetetlen az ellenőrizetlen mitokondriális replikáció megelőzéséhez, amely könnyen a gazdasejt pusztulásához vezethet. Ez elegáns illusztrációja a mitokondriumok és gazdáik közötti koevolúciónak az eukarióta evolúciójában.

A mitokondriumok és a kloroplasztiszok hasadással osztódnak, hasonlóan a baktériumokhoz. Amikor a sejt osztódik, a mito és a klór szétoszlik a leánysejtek között.
A mito és a klór fehérjéinek többségét a nukleáris genom kódolja, és ezeket importálják. A citoplazmában található riboszómákon lefordítják őket. Az újonnan képződött fehérje N-terminálisán egy aminosavszekvenciát tartalmaz, amely importjelként működik – a mito vagy a klór membránján lévő import gépezet felismeri és megköti, majd a fehérjét behúzza.

Hú, milyen jó kérdés! Eszembe sem jutott erről kérdezni, amikor biológia óráimat vettem az egyetemen. Kutatás közben arra jutottam, hogy ez egy olyan terület, amelyről a tudósok nem sokat tudnak. Egyáltalán nem vagyok jártas a témában, ezért megkértem egy barátomat, hogy segítsen nekem (Ed Lowry, az UC Santa Barbara ökológiai, evolúciós és tengerbiológiai tanszékének végzős hallgatója). Ne feledje, hogy a kloroplasztiszokat és a mitokondriumokat organelláknak nevezik (a sejten belüli membránhoz kötött testek másik szója), és a citoszol a citoplazmában vagy a sejt belsejében lévő folyadék. Íme, amit Ed mondott:

***
Néhány régi szövegem néhány érdekességet hoz napvilágra. A 3 és 4 a legmegfelelőbb. Minden idézet Ch. 7, Molecular Biology of the Cell, Alberts és haverjai:

1) A sejtben lévő mitokondriumok nem szigorúan egyének. Ezek "figyelemreméltóan képlékeny organellumok, amelyek folyamatosan változtatják az alakjukat, akár össze is olvadnak egymással, majd ismét szétválnak".

2) A mitokondriumok és a kloroplasztiszok nagyrészt a nukleáris DNS-ből szintetizált és az organellumokba importált fehérjéktől függenek. Egyes fehérjéket az organellum DNS kódol, és az organellumban szintetizálódik. Érdekes módon "nincs ismert fehérje, amely a mitokondriumokból vagy a kloroplasztiszokból a citoszolba kerülne".

3) Az élesztőmutánsok egy osztálya, az úgynevezett "citoplazmatikus kis mutánsok", teljes mértékben hiányzik a DNS a mitokondriumából. "Bár a kisméretű mutánsok nem képesek fehérjéket szintetizálni a mitokondriumaikban, és ezért nem tudnak mitokondriumokat előállítani, amelyek ATP-t termelnek, ennek ellenére tartalmaznak mitokondriumokat, amelyeknek normális külső és belső membránjuk van gyengén fejlett cristae-kkal [a membrán redőivel]. Az ilyen mutánsok drámai módon demonstrálják a A sejtmag elsöprő fontossága a biogenezisben. Azt is mutatják, hogy egy sejtszervecske, amely [itt a fontos rész!] hasadással osztódik, korlátlanul képes replikálódni a szaporodó eukarióta sejtek citoplazmájában még saját genomja teljes hiányában is."

4) "Az [organellum-replikáció] általános szabályozása egyértelműen a sejtmagban van. A sejtmagnak szükség szerint szabályoznia kell a sejtben lévő mitokondriumok és kloroplasztiszok számát. Bár ezek a szabályozási szempontok kulcsfontosságúak az eukarióta sejtek megértéséhez, viszonylag keveset tudunk róluk." Nos, lőj.

A legtöbb sejttípus esetében létezik egy úgynevezett "korlátozási pont" a sejtciklusban. Ezt megelőzően a sejtek fenntarthattak egyfajta status quo-t, ha például a környezet nem kedvez a növekedésnek. Ezen a ponton túl egy belső változás megy végbe, amely arra készteti a sejtet, hogy replikálja DNS-ét és osztódjon.

A DNS-replikáció előtt megjelenik a citoplazmában egy "S-fázis aktiváló" nevű jeladó (azt hiszem, a sok képzelőerővel rendelkező emberekből forgatókönyvírók vagy ruhatervezők lesznek). (a könyv szerint lehet, hogy molekulák egy csoportja, és nem egyetlen, de nem határozza meg az azonosságukat). A főbb vezérlőmolekulákat a "cdc" géneknek nevezett, a "sejtosztódási ciklusra" nevezett génosztályhoz kapcsolták, amelyből több mint húsz van.


Hogyan osztódnak az organellumok? - Biológia

Az eukarióták mitotikus osztódásában és körülötte zajló folyamatok nagyon érdekesek. A rövid válasz az, hogy az organellák nem replikálódnak, amikor a sejt megteszi. Ezen organellumok némelyike ​​elvesztette saját jellegzetes ciklusait, azonban a mitokondriumok (és a növények kloroplasztiszai) megőriztek némi függetlenséget. Még mindig megvan a saját DNS-ük. Ez a DNS egy hosszú, körkörös szál, hasonlóan egy prokarióta sejthez. A mitokondriumnak saját replikációs ciklusa van, amely teljesen elkülönül attól a sejttől, amelyben tartózkodik. A mitokondriumok szétszóródnak a sejtben úgy, hogy amikor a sejt osztódik, néhány mitokondrium az egyik leánysejtben, néhány pedig a másikban. Ez a folyamat legjobb tudásunk szerint nincs szabályozva, így egy nagyon szerencsétlen sejt valójában mitokondriumok nélkül is felszámolhat. (Még félretéve: ez az egyik oka annak, hogy a tudósok úgy gondolják, hogy az eukarióta sejtek prokarióta sejtekből fejlődtek ki.)

Sok más organellum a sejtosztódással egy időben osztódik (különösen a saját DNS-sel nem rendelkező organellumok). Egy példa az endoplazmatikus retikulumban látható. Ez a szerkezet sok darabra oszlik, amelyek vezikulákban találhatók, amelyek aztán szétválnak a két leánysejtre. Ez egy gyakori módja annak, hogy az organellumok, amelyeknek csak egy példánya van a sejtben, a két leánysejtté váljanak szét. Úgy tűnik, hogy ezek az organellumok nem replikálódnak a sejtosztódás előtt, ahogy a DNS teszi.

A gap fázisban (G1 és G2) a sejt növeli a benne lévő fehérje és organellumok mennyiségét, felkészülve a citokinézisre. Nem teljesen érthető, hogy a sejt pontosan hogyan osztja szét az organellumokat az osztódás során. Lehet, hogy sztochasztikus folyamatról van szó, vagy van valami iránya (mikrotubulusokon keresztül. ). Fontos megjegyezni, hogy egyes organellumok (például mitokondriumok és kloroplasztok) saját DNS-sel rendelkeznek, és a sejtciklus irányítása alatt replikálódnak. A mitokondriumok bináris hasadással osztódnak, mint a baktériumok.

Úgy tűnik, hogy a mitózis során bekövetkező organellum-osztódásokkal kapcsolatos részletes információ megfoghatatlan. A következő sejtbiológiát sikerült megtalálnom

"A sejtosztódási folyamat során szinte az összes sejtorganellum és a sejt citoszkeletonja újraszerveződik.

Érdekes módon a sejtszervecskék közül úgy tűnik, hogy a mitokondriumok saját osztódási ciklusokon mennek keresztül (hasonlóan a baktériumok osztódásához), függetlenül a sejttől."

A mitokondriális osztódás valójában szorosan összefügg a sejtosztódással, és a mitózis során „külön ellenőrző pontokon” szabályozzák, míg a mitokondriális morfológiát és szegregációt a sejtben lévő mikrotubulusok szabályozzák.

Egy alapvető főiskolai biológia tankönyv, "Life -- The Science of Biology" (Purves, Sadava, Orians és Heller, 6. kiadás) a 164. oldalon azt írja, hogy "A citokinekeket követően mindkét leánysejt tartalmazza a teljes sejt összes összetevőjét. Az organellumok, mint pl. A riboszómáknak, mitokondriumoknak és kloroplasztiszoknak nem kell egyenlően elosztani a leánysejtek között mindaddig, amíg mindegyikük egy része mindkét sejtben megfelelően jelen van, nincs olyan mechanizmus, amely a mitózishoz hasonló pontossággal biztosítaná a leánysejtekhez való egyenlő elosztását."

Egy másik webhely azt sugallta, hogy az organellumok osztódása és szintézise elsősorban a cytokines cohmetrix során ment végbe

Ez nem egy "edu" webhely, így nem tudom garantálni a pontosságát:

"A citokinek, a sejtosztódás második szakasza a mitózis befejeződése előtt (általában a telofázis alatt) kezdenek megjelenni, és azután folytatódnak, hogy a leánysejtek magjai teljesen kialakultak. A citokinek előzetes lépései a növekedési interfázisok (úgynevezett G-fázisok) során következnek be. A G-fázisban a citoplazmában lévő komponensekből különböző membránstruktúrák és organellumok, mint például az endoplazmatikus retikulum és a Golgi-testek keletkeznek, ezért a citokinézisek megindulása előtt a citoplazma mérete megnövekszik, A G-fázisban a mitokondriumok és a kloroplasztiszok szaporodása is zajlik, amelyek saját DNS-t, úgynevezett organellum DNS-t tartalmaznak, az organellumok szaporodása pedig az organellum DNS replikációját foglalja magában.

A citokinek során a citoplazma és annak tartalma osztódik. Állati sejtekben a citoplazma befelé csípéssel osztódik, míg a növényi sejtekben egy válaszfal, az úgynevezett sejtlemez, elkezd növekedni és osztani a citoplazmát. A citokinézis nem olyan precíz folyamat, mint a mitózis, mivel a citoplazma mennyisége a leánysejtben körülbelül fele lesz, de nem pontosan a fele az anyasejtben lévő citoplazma mennyiségének. Ezenkívül minden egyes leánysejtben az anyasejt citoplazmájából származó organellumok körülbelül a fele lesz. A mitózissal ellentétben a citokinek során nem működik olyan pontos mechanizmus, amely garantálná, hogy minden egyes leánysejt pontosan a felét kapja meg a szülősejt citoplazmájának és sejtszervecskéinek.

A citokinek nem mindig fordulnak elő mitózis esetén, mivel egyes sejtekben (például azokban, amelyek bizonyos penészgombákban találhatók) a mitózis ismétlődően előfordul anélkül, hogy citokinek lejátszódnának. Ebben az esetben a genetikai anyag minden ismételt replikációja anélkül, hogy a citoplazma osztódna (vagy véglegesen új leánysejtekké válik szét), két maggal rendelkező sejteket eredményez."


Mitózis

Interfázis

(technikailag nem része a mitózisnak, de benne van a sejtciklusban)

A sejt nyugalmi fázisban van, sejtfunkciókat lát el

Az organellumok száma megduplázódik, hogy felkészüljenek az osztódásra

Prophase

1. látható kromoszómák (kromatidák)
2. centriolák vándorolnak a pólusokra
3. magmembrán eltűnik
4. a nucleolus eltűnik
5. orsóforma

Metafázis

A kromoszómák az Egyenlítő mentén sorakoznak

Anafázis

A kromatidák elkülönülnek és ellentétes pólusokra költöznek

1. a kromoszómák eltűnnek (kromatinná válnak)

2. nukleáris membrán reformok

Citokinézis

- a citoplazma osztódása 2 új leánysejt képződéséhez

- a leánysejtek genetikailag azonosak

- a sejtek visszatérnek az interfázisba

. A citokinézisnek két formája van, sejttől függően.

Állati sejtek - a sejt befelé csíp, majd ketté válik

Növények - új sejtfal (úgynevezett sejtlemez) képződik a két új sejt között


Riboszómák

4. ábra. A riboszómák egy nagy alegységből (fent) és egy kis alegységből (alul) állnak. A fehérjeszintézis során a riboszómák aminosavakat állítanak össze fehérjékké.

A riboszómák a fehérjeszintézisért felelős sejtszerkezetek. Elektronmikroszkóppal nézve a szabad riboszómák klaszterekként vagy apró pontokként jelennek meg, amelyek szabadon lebegnek a citoplazmában. A riboszómák a plazmamembrán citoplazmatikus oldalához vagy az endoplazmatikus retikulum citoplazmatikus oldalához kapcsolódhatnak (4. ábra).

Az elektronmikroszkópos vizsgálat kimutatta, hogy a riboszómák nagy és kis alegységekből állnak. A riboszómák olyan enzimkomplexek, amelyek a fehérjeszintézisért felelősek, és mind fehérjékből, mind RNS-ből állnak.

Mivel a fehérjeszintézis minden sejt számára nélkülözhetetlen, a riboszómák gyakorlatilag minden sejtben megtalálhatók, bár a prokarióta sejtekben kisebbek. Különösen nagy mennyiségben vannak az éretlen vörösvérsejtekben a hemoglobin szintéziséhez, amely az oxigén szállításában működik a szervezetben.


Sejtszervecskék

Az organellumok speciális struktúrák, amelyek különféle feladatokat látnak el a sejten belül.

Sejtszervecskék

Ahogy a szervek különálló testrészek, amelyek bizonyos funkciókat látnak el az emberi testben, az organellumok mikroszkopikus alegységek, amelyek meghatározott funkciókat látnak el az egyes sejteken belül.

A Science Source fényképe

Az organellumok speciális struktúrák, amelyek különféle feladatokat látnak el a sejtekben. A kifejezés szó szerint azt jelenti, hogy "kis szervek". Ugyanúgy, ahogy a szervek, például a szív, a máj, a gyomor és a vesék bizonyos funkciókat látnak el a szervezet életben tartásához, az organellumok bizonyos funkciókat látnak el a sejt életben tartása érdekében.

A sejteket két különböző kategóriába sorolják: prokarióta sejtek és eukarióta sejtek, amelyeket elsősorban egy organellum, a sejtmag jelenléte különböztet meg. A prokarióta sejteknek nincs magjuk, míg az eukarióta sejteknek van. A sejtmag egy nagy organellum, amely DNS-t tárol, és a sejt és az rsquos parancsnoki központjaként szolgál. Az egysejtűek általában prokarióták, míg a többsejtűek általában eukarióta sejtekből állnak.

Az eukarióta sejtekben található másik nagy organellum a mitokondrium, amely az ATP előállításáért felelős, egy olyan vegyi anyag, amelyet az élőlények energiaként használnak fel. A sejtek gyakran több száz mitokondriumot tartalmaznak. Ezeknek a mitokondriumoknak van egy külső membránja, amely beburkolja az organellumát, és egy belső membránja, amely többször összehajtva egy többrétegű struktúrát hoz létre, amelyet cristae néven ismerünk. A mitokondriumban lévő folyadékot mátrixnak nevezik, amely fehérjékkel és mitokondriális DNS-sel van tele.

A kloroplasztok egy másik organellum, amelyek kettős membránt tartalmaznak, és megtartják saját DNS-üket. A mitokondriumokkal ellentétben azonban a kloroplasztiszok belső membránja nem gyűrődött. Van azonban egy harmadik, belső membránjuk, az úgynevezett tilakoid membránjuk, amely össze van hajtva. Ráadásul a mitokondriumokkal ellentétben a kloroplasztiszok csak a növényi sejtekben vannak jelen. Ők felelősek a napfény energiává alakításáért a fotoszintézis nevű folyamaton keresztül.

Más organellumok, például a lizoszómák felelősek a mérgező anyagok és hulladékok emésztéséért és újrahasznosításáért. Az enzimeknek nevezett fehérjékbe vannak beágyazva, amelyek lebontják a makromolekulákat, beleértve az aminosavakat, szénhidrátokat és foszfolipideket. A lizoszómákat egy nagyobb, Golgi-komplexum nevű organellum állítja elő, amely más sejtes gépeket is gyárt. Amikor egy sejt elpusztul, saját lizoszómái segítségével önmagát pusztítja el.

Ahogy a szervek külön testrészek, amelyek bizonyos funkciókat látnak el az emberi testben, az organellumok mikroszkopikus alegységek, amelyek meghatározott funkciókat látnak el az egyes sejtekben.


Az endomembrán rendszer

Camillo Golgi, az 1800-as évek végén dolgozó olasz orvos állítólag akkor fedezte fel a Golgi-készüléket, amikor a szervezet központi idegrendszerének sejtjeit nézte. Az belső retikuláris apparátus, ahogy ő nevezte, mikroszkóppal nézve egyedi szerkezetnek tűnt, amely a kor legmodernebb technológiája volt (8. ábra). Ma már tudjuk, hogy a Golgi-készülék egy nagyobb endomembránrendszerhez kapcsolódik.

8. ábra: A Golgi-készülék az endomembrán rendszernek nevezett nagyobb organellumrendszer része. kép és másolat Julian Thorpe

Az endomembrán rendszer a sejt citoplazmáját külön kompartmentekre vagy organellumokra osztja, amelyek mindegyike speciális feladatokat lát el a sejten belül. A különálló rekeszek azonban nem teljesen különállóak. Néhányat valójában közös membránok kötnek össze, mint a durva endoplazmatikus retikulum és a nukleáris membrán. Ez a sajátos hálózat útvonalat képez a nagy molekulák és jelek áthaladásához a sejtmag és a sejten kívüli környezet között.

Azok a rekeszek, amelyeknek nincs közvetlen fizikai kapcsolatuk, a jeleket, a fehérjéket és a hulladékot apró, membránhoz kötött tasakon, ún. hólyagok. A hólyagok akkor keletkeznek, amikor az organellum membránjának egy része lecsípődik, lipidhez kötött tasakot képeznek, és a citoplazmán keresztül lebegve szállítják rakományát az organellumok közé. A vezikulák, amelyek ugyanabból a plazmamembránból állnak, amely körülveszi a sejtet és az összes organellumát, könnyen egyesülnek az egyes rekeszeket körülvevő membránokkal. A durva endoplazmatikus retikulumban szintetizált bázikus fehérjéket tartalmazó vezikulák a vezikulákon keresztül a Golgi-készülékbe jutnak végső feldolgozásra. A kész fehérjét tartalmazó vezikulák elhagyják a Golgi-készüléket, és a végterméket egy másik organellumhoz szállítják (9. ábra).

9. ábra: A Golgi-készüléket elhagyó, újonnan szintetizált fehérjét tartalmazó vezikulák ábrázolása. image © University of Dundee/Welcome Images

Az organellumokat körülvevő membránok jelenlegi ismereteink a biokémia új technikáiból származnak, amelyek nagyobb hozzáférést biztosítanak a kutatóknak a sejtek belső működéséhez, mint Margulis korának tudósai. A mai kutatók centrifugák segítségével átszűrhetik a sejtmintákat, és elkülöníthetik az egyes organellumokat a közelebbi vizsgálat érdekében. Ezenkívül nyomon követhetik bizonyos vegyi anyagok és fehérjék mozgását a sejtrendszeren keresztül, és első kézből láthatják a vegyi anyagok és jelek áramlását egyik organellumból a másikba. Az eredmény az együttműködés valódi szellemének jobb megértése volt, amely az eukarióta sejt evolúciójának alapja volt. Ahogy Lynn Margulis és fia számos könyvük egyikében írták: „Az élet nem a harcok által uralta a földet, hanem a hálózatépítés.”

Összegzés

Az evolúció nem mindig a versenyről szól. Szó lehet az együttműködésről is, ahogy az a kloroplasztiszok és mitokondriumok szabadon élő baktériumokból történő kifejlődése esetén is történik. Ez a modul elmagyarázza az endoszimbiózis elméletét és annak eredetét. Meggyőző bizonyítékokat mutatnak be az elmélet alátámasztására. A sejtmag és más organellumok evolúciója a sejtmembrán invaginációja révén szintén szóba kerül.

Kulcsfogalmak

Az egyik fő különbség az eukarióta sejtek és a prokarióta sejtek között a sejtmag és más membránhoz kötött organellumok jelenléte.

A kloroplasztiszok és a mitokondriumok speciális szerepet töltenek be a sejt energiatermelésében, és számos egyedi tulajdonsággal rendelkeznek, beleértve saját DNS-üket. Emiatt a tudósok úgy vélik, hogy mindkét organellum endoszimbiózis útján keletkezett, amikor egy kis sejt kezdett élni egy nagyobb sejtben.

A membránhoz kötött organellumok a plazmamembrán redőiként fejlődtek ki, ami lehetővé tette, hogy ezek a sejtek kompartmenteket hozzanak létre különböző környezettel, amelyek megfelelnek az organellum által betöltött specifikus funkciónak.


2. Ideiglenes organellumok meghatározott feladatokhoz

Autofagoszóma

    az autofágia ideiglenes organelluma.
  • Az autofágia (más néven „önevés”) egy olyan folyamat, amelynek során a sejtek a tápanyagellátás hiánya miatt újrahasznosítják a meglévő fehérjék és organellumok egy részét.
  • A sérült fehérjéket vagy organellumokat „szemétcímkékre” helyezik. A sejt felismeri a címkéket, és ezeket az újrahasznosított anyagokat autofagoszómákba csomagolja.
  • Az autofagoszómák a sejthulladékot a lizoszómákba szállítják lebontás céljából.
  • A rossz mitokondriumok lebontására szolgáló speciális autofágiát „mitofágiának” nevezik.

[Ebben az ábrán] Az autofágia folyamata.

Endosome

    egy membránhoz kötött ideiglenes organellum a sejten kívüli anyagok bekebelezésére.
  • Az endoszómák a sejtmembrán behatolásával jönnek létre, ezt a folyamatot „endocitózisnak” nevezik.
  • Az endocitózis után az endoszóma a rakományát a sejt különböző helyeire szállíthatja.

[Ebben az ábrán] Fagocitózis vs. endocitózis.

Kromoszóma

  • Amikor a sejtek felkészülnek a sejtosztódásra, minden DNS-szál egy nagyon kompakt struktúrába szerveződik, amelyet „kromoszómának” neveznek.
  • Minden emberi sejtnek 23 kromoszómapárja van (1-22 és X vagy Y).
  • A kromoszóma úgy jön létre, hogy a DNS-t a hisztonfehérjék köré csomagolják egy magkomplexbe, amelyet nukleoszómának neveznek.

[Ebben az ábrán] A hosszú DNS-molekulák kezelése érdekében sejtjeink DNS-szálakat sok kompakt struktúrába csomagolnak, amelyeket „kromoszómának” neveznek.

Testvér kromatidák

    X-alakú kromoszómák, amelyek a DNS megkettőződése után egy centromer régióhoz (centromerhez) kapcsolódnak.
  • A testvérkromatidák két azonos kromoszómára hasadnak a mitózis során.

[Ebben az ábrán] A kromoszóma replikációja testvérkromatidákat képez.

Centroszómák

    olyan organellumok, amelyek csak a mitózis során jelennek meg, és a fő mikrotubulus-szervező központként (MTOC) szolgálnak.
  • Minden sejtnek két centroszómája van. A mitózis megkezdésekor a sejtek ellentétes helyzete felé mozognak.
  • A mikrotubulusok a centroszómából nyúlnak ki, és a testvérkromatidák centromereihez kapcsolódnak. Mindkét centromer egy időben nyeri ki a mikrotubulusát, hogy a testvérkromatidokat széthasítsa és új sejtekbe kerüljön.

[Ebben az ábrán] A centroszóma illusztrációja és elektronmikroszkópos felvétele.


Tartalom

A bakteriális sejtosztódás bináris hasadás vagy bimbózás útján történik. A diviszóma egy fehérje komplex a baktériumokban, amely felelős a sejtosztódásért, a belső és külső membránok összehúzódásáért az osztódás során, valamint a peptidoglikán (PG) szintéziséért az osztódási helyen. A tubulinszerű fehérje, az FtsZ kritikus szerepet játszik a sejtosztódáshoz szükséges kontraktilis gyűrű kialakításában. [10]

Az eukarióták sejtosztódása sokkal bonyolultabb, mint a prokarióta. A kromoszómák számától függően az eukarióta sejtosztódások mitózisra (egyenlítő osztódás) és meiózisra (redukáló osztódásra) sorolhatók. A sejtosztódás primitív formája is megtalálható, amit amitózisnak neveznek. Az amitotikus vagy mitotikus sejtosztódás atipikusabb és változatosabb az élőlények különböző csoportjaiban, mint például a protisták (nevezetesen kovaalgák, dinoflagellaták stb.) és gombák.

zárva
intranukleáris
pleuromitosis

zárva
nukleárison kívüli
pleuromitosis

A mitotikus metafázisban (lásd alább) jellemzően a kromoszómák (mindegyik 2 testvérkromatidával, amelyeket az interfázis S-fázisában történő replikáció következtében fejlesztettek ki) elrendeződnek, a testvérkromatidák pedig szétoszlanak és szétoszlanak a leánysejtek felé.

A meiózisban, jellemzően a Meiosis-I-ben, a homológ kromoszómák párosulnak, majd elválasztják és leánysejtekbe osztják szét. A Meiosis-II olyan, mint a mitózis, ahol a kromatidák elkülönülnek. Az emberben és más magasabb rendű állatokban és sok más szervezetben a meiózist gametikus meiózisnak nevezik, vagyis a meiózis ivarsejteket eredményez. Míg az élőlények számos csoportjában, különösen a növényekben (az alsóbbrendű növényekben megfigyelhető, de a magasabb növényeknél maradvány állapotú), a meiózis olyan spórákat eredményez, amelyek haploid vegetatív fázisba (gametofita) csíráznak. Ezt a fajta meiózist spórás meiózisnak nevezik.

Interphase Edit

Az interfázis az a folyamat, amelyen a sejtnek át kell mennie a mitózis, a meiózis és a citokinézis előtt. [11] Az interfázis három fő fázisból áll: G1, S és G2. G1 a sejt növekedésének időszaka, amikor speciális sejtfunkciók zajlanak, hogy felkészítsék a sejtet a DNS-replikációra. [12] Az interfázisban vannak ellenőrző pontok, amelyek lehetővé teszik a sejt számára, hogy előrehaladjon, vagy megállítsa a további fejlődést. Az egyik ellenőrzőpont G1 és S között van, ennek az ellenőrzőpontnak a célja a megfelelő sejtméret és a DNS-károsodás ellenőrzése. A második ellenőrző pont a G2 fázisban van, ez az ellenőrzőpont a sejtméretet is ellenőrzi, de a DNS-replikációt is. Az utolsó ellenőrző pont a metafázis helyén található, ahol ellenőrzi, hogy a kromoszómák megfelelően kapcsolódnak-e a mitotikus orsókhoz. [13] Az S fázisban a kromoszómák replikálódnak a genetikai tartalom fenntartása érdekében. [14] G alatt2, a sejt a növekedés utolsó szakaszán megy keresztül, mielőtt az M fázisba lépne, ahol orsók szintetizálódnak. Az M fázis lehet mitózis vagy meiózis a sejt típusától függően. A csírasejtek vagy ivarsejtek meiózison mennek keresztül, míg a szomatikus sejtek mitózison mennek keresztül. Miután a sejt sikeresen áthaladt az M fázison, citokinézis révén sejtosztódáson megy keresztül. Az egyes ellenőrzőpontok szabályozását ciklin és ciklinfüggő kinázok szabályozzák. Az interfázis előrehaladása a ciklin megnövekedett mennyiségének eredménye. A ciklin mennyiségének növekedésével egyre több ciklinfüggő kináz kötődik a ciklinhez, és továbbítja a sejtet az interfázisba. A ciklin csúcsán, a ciklinfüggő kinázokhoz kapcsolva ez a rendszer kiszorítja a sejtet az interfázisból az M fázisba, ahol mitózis, meiózis és citokinézis lép fel. [15] Három átmeneti ellenőrzési ponton kell átmennie a cellának, mielőtt az M fázisba lép. A legfontosabb a G1-S átmenet ellenőrzőpont. Ha a cella nem megy át ezen az ellenőrzési ponton, az azt eredményezi, hogy a cella kilép a sejtciklusból. [16]

Prophase Edit

A Prophase a felosztás első szakasza. A nukleáris burok ebben a szakaszban lebomlik, a hosszú kromatinszálak kondenzálódnak, és rövidebb, jobban látható szálakat képeznek, amelyeket kromoszómáknak neveznek, a sejtmag eltűnik, és a mikrotubulusok a kromoszómákhoz kapcsolódnak a centromerben jelenlévő korong alakú kinetokoroknál. [17] A kromoszómák összehangolásával és szétválasztásával kapcsolatos mikrotubulusokat orsó- és orsórostoknak nevezik. A kromoszómák mikroszkóp alatt is láthatóak lesznek, és a centromeránál kapcsolódnak össze. A meiózis ezen kondenzációs és összehangolási periódusa alatt a homológ kromoszómák kettős szálú DNS-ükben ugyanazokon a helyeken szakadnak meg, majd az immár fragmentált szülői DNS-szálak nem szülői kombinációkká rekombinálódnak, amit keresztezésnek neveznek. [18] Bizonyított, hogy ezt a folyamatot nagyrészt az erősen konzervált Spo11 fehérje okozza, hasonló mechanizmuson keresztül, mint a toposomeráz esetében a DNS-replikáció és transzkripció során. [19]

Metafázis szerkesztése

A metafázisban a kromoszómák centromerei összehívják magukat a metafázis lemez (vagy egyenlítői lemez), egy képzeletbeli vonal, amely egyenlő távolságra van a centroszóma két pólusától, és komplex komplexek tartják össze, amelyeket kohezinként ismerünk. A kromoszómák a sejt közepén sorakoznak fel, a mikrotubulus-szervező központok (MTOC) nyomják és húzzák mindkét kromatid centromereit, ezáltal a kromoszóma a központba költözik. Ezen a ponton a kromoszómák még mindig kondenzálódnak, és jelenleg egy lépés választja el attól, hogy a legtekercsesebbek és tömörebbek legyenek, és az orsószálak már csatlakoztak a kinetokorokhoz. [20] Ebben a fázisban az összes mikrotubulus, a kinetokorok kivételével, instabil állapotban van, ami elősegíti az anafázis felé haladását. [21] Ezen a ponton a kromoszómák készen állnak arra, hogy a sejt ellentétes pólusaira hasadjanak az orsó felé, amelyhez kapcsolódnak. [22]

Anafázis szerkesztés

Az anafázis a sejtciklus nagyon rövid szakasza, és azután következik be, hogy a kromoszómák a mitotikus lemezen igazodnak. A kinetokorok anafázis-gátló jeleket bocsátanak ki, amíg a mitotikus orsóhoz nem kapcsolódnak. Amint a végső kromoszóma megfelelően be van állítva és rögzítve van, a végső jel eloszlik, és beindítja az anafázisba való hirtelen eltolódást. [21] Ezt a hirtelen eltolódást az anafázis-promotáló komplex aktiválása, valamint a metafázis-anafázis átmenet szempontjából fontos fehérjék lebomlását jelző funkciója okozza. Az egyik ilyen lebomló fehérje a securin, amely lebontása révén felszabadítja a szeparáz enzimet, amely elhasítja a testvérkromatidokat összetartó kohezin gyűrűket, és ezáltal a kromoszómák szétválásához vezet. [23] Miután a kromoszómák a sejt közepén sorakoznak, az orsószálak széthúzzák őket. A kromoszómák szétválnak, míg a testvérkromatidák a sejt ellentétes oldalaira költöznek. [24] Ahogy a testvérkromatidák széthúzódnak, a sejt és a plazma nem kinetochore mikrotubulusok révén megnyúlik. [25]

Telophase Edit

A telofázis a sejtciklus utolsó szakasza, amelyben egy hasítási barázda hasítja a sejt citoplazmáját (citokinézis) és a kromatint. Ez egy új nukleáris burok szintézisén keresztül megy végbe, amely a kromatin körül képződik, amely minden póluson összegyűlik, és a nukleolus újraképződése, amikor a kromoszómák visszaállítják kromatinjukat az interfázis során kialakult laza állapotba. [26] [27] A sejttartalom megoszlása ​​nem mindig egyenlő, és sejttípusonként változhat, amint az a petesejtek képződésénél látható, ahol a négy leánysejt közül az egyik rendelkezik a citoplazma többségével. [28]

Citokinézis Szerk

A sejtosztódási folyamat utolsó szakasza a citokinézis. Ebben a szakaszban citoplazmatikus osztódás történik, amely a mitózis vagy a meiózis végén következik be. Ebben a szakaszban visszafordíthatatlan szétválás következik be, ami két leánysejthez vezet. A sejtosztódás fontos szerepet játszik a sejt sorsának meghatározásában. Ez annak köszönhető, hogy fennáll az aszimmetrikus felosztás lehetősége. Ennek eredményeként a citokinézis egyenlőtlen leánysejteket termel, amelyek teljesen eltérő mennyiségű vagy koncentrációjú sorsmeghatározó molekulákat tartalmaznak. [29]

Az állatokban a citokinézis összehúzódó gyűrű képződésével, majd ezt követően hasadással ér véget. De a növényeknél ez másként történik. Először sejtlemez képződik, majd sejtfal alakul ki a 2 leánysejt között.

Hasadási élesztőben (S. pombe) a citokinézis a G1 fázisban történik [30]

Sejtek Alapvetően két fő kategóriába sorolhatók: egyszerű, mag nélküli prokarióta sejtek és összetett maggal rendelkező eukarióta sejtek. Szerkezeti különbségeik miatt az eukarióta és prokarióta sejtek nem egyformán osztódnak. Ezenkívül az eukarióta őssejteket ivarsejtekké (hímekben spermiumokká vagy nőstényekben petesejtekké) alakító sejtosztódási mintázat, amelyet meiózisnak neveznek, eltér a testben lévő szomatikus sejtek osztódásától. A mitotikus orsó képe egy emberi sejtben, amelyen a mikrotubulusok zölden, a kromoszómák (DNS) kéken és a kinetokorok pirosan láthatók.

A többsejtű szervezetek sejtosztódással pótolják az elhasználódott sejteket. Egyes állatokban azonban a sejtosztódás végül leáll. Emberben ez átlagosan 52 osztódás után következik be, amit Hayflick-határként ismerünk. Ezt követően a sejtet öregedőnek nevezik. Minden osztódáskor a sejtek telomerjei, a kromoszóma végén található DNS védőszekvenciák lerövidülnek, amelyek megakadályozzák a kromoszómális DNS lebomlását. Ez a lerövidülés összefüggésbe hozható olyan negatív hatásokkal, mint az életkorral összefüggő betegségek és az emberek élettartamának lerövidülése. [32] [33] Ezzel szemben a ráksejtekről azt gondolják, hogy ilyen módon nem bomlanak le, ha egyáltalán nem. An enzyme complex called telomerase, present in large quantities in cancerous cells, rebuilds the telomeres through synthesis of telomeric DNA repeats, allowing division to continue indefinitely. [34]

A cell division under microscope was first discovered by German botanist Hugo von Mohl in 1835 as he worked over the green alga Cladophora glomerata. [35]

In 1943, cell division was filmed for the first time [36] by Kurt Michel using a phase-contrast microscope. [37]


  • 1. Is it green or does it have green parts?
    • Yes - go to 2
    • No - go to 3
    • Single-celled? go to 6
    • Multicellular? Plantae. Look for cell walls, internal structure. In the compound microscope you might be able to see chloroplasts.
    • Single-celled - go to 4
    • Multicellular (Look for complex or branching structure, appendages) - go to 5
    • Yes - Protista. You should be able to see at least a nucleus and/or contractile vacuole, and a definite shape. Movement should be present, using cilia, flagella, or amoeboid motion. Cilia or flagella may be difficult to see.
    • No - Monera. Should be quite small. May be shaped like short dashes (rods), small dots (cocci), or curved or spiral shaped. The largest them that is commonly found in freshwater is called Spirillum volutans. It is spiral shaped, and can be nearly a millimeter long. Except for Spirillum, it is very difficult to see Monerans except in a compound microscope with special lighting.
    • Yes - Animalia. Movement can be by cilia, flagella, or complex, involving parts that contract. Structure should be complex. Feeding activity may be obvious.
    • No - Fungus. Should be branched, colorless filaments. May have some kind of fruiting body (mushrooms are a fungus, don't forget). Usually attached to some piece of decaying matter - may form a fuzzy coating on or around an object. In water, some bacterial infections of fish and other animals may be mistaken for a fungus.

    Remember, the more you observe the organism, the more sure you can be. Many living things have stages that make them resemble members of another kingdom.


    How do organelles replicate in eukaryotes?

    I know how DNA replicates during mitosis and meiosis, but I'm just wondering about how things like the Golgi apparatus reproduce.

    I know that mitochondria have their own DNA and reproduce by themselves, but an explanation for this would also be highly appreciated.

    I keep thinking that maybe proteins synthesize them somehow, but I'm not sure.

    Man, this is a complicated topic! The most direct answer is "we aren't done figuring that out, and it depends on the organelle".

    For starters, I found two reviews: 1 and 2. These guys may be paywalled. I have the pdfs.

    Anyway, I guess we can try to go through some of the organelles:

    Golgi: The Golgi apparatus changes shape really drastically at the onset of mitosis, and basically seems to fracture into a much of much smaller vesicles, which either get distributed between the daughter cells passively (since there are a bunch of these little vesicles, they can diffuse and roughly get split evenly) or maybe actively (travel along the mitotic spindle, or with other organelle fragments). As I'm sure you'll notice, this passive/active question sort of sticks around for all of these.

    ER: The endoplasmic reticulum ends up absorbing the fragments of the nuclear envelope (and maybe these golgi fragments too, wow that's complicated). The ER may then be actively pulled to the different poles of the dividing cell.

    Endosomes: Leave it to endosomes to make it complicated. Early endosomes don't appear to be actively segregated, but lysosomes and late endosomes appear to maybe interact with the mitotic spindle, and move along that way.

    Keep in mind that these organelles that we are talking about are lipid-bound, and thus eventually require lipid synthesis to grow back to size.


    Nézd meg a videót: How Do Cells Divide - Phases Of Mitosis - Cell Division And The Cell Cycle - Cellular Division (Augusztus 2022).