10.6: Mitoza i cytokineza

Mitosis and Cytokinesis
JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
Mitosis and Cytokinesis
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

233,337 Views

02:03 min
March 11, 2019

Overview

U eukariontów cykl podziału komórek jest podzielony na odrębne, skoordynowane procesy komórkowe, które obejmują wzrost komórek, replikację DNA/duplikację chromosomów, dystrybucję chromosomów do komórek potomnych i wreszcie podział komórek. Cykl komórkowy jest ściśle regulowany przez jego systemy regulacyjne, a także sygnały zewnątrzkomórkowe, które wpływają na proliferację komórek.

Procesy cyklu komórkowego zachodzą w ciągu około 24 godzin (w typowych komórkach ludzkich) i w dwóch głównych etapach, które można wyróżnić. Pierwszym etapem jest replikacja DNA, podczas fazy S interfazy. Drugim etapem jest faza mitotyczna (M), która polega na rozdzieleniu zduplikowanych chromosomów na dwa nowe jądra (mitoza) i podział cytoplazmatyczny (cytokineza). Obie fazy są oddzielone interwałami (przerwy G1 i G2), podczas których komórka przygotowuje się do replikacji i podziału.

Proces mitozy

Mitozę można podzielić na pięć odrębnych etapów – profazę, prometafazę, metafazę, anafazę i telofazę. Cytokineza, która rozpoczyna się podczas anafazy lub telofazy (w zależności od komórki), jest częścią fazy M, ale nie jest częścią mitozy.

Faza

Gdy komórka wchodzi w mitozę, jej zreplikowane chromosomy zaczynają się kondensować i stają się widoczne jako nitkowate struktury za pomocą białek znanych jako kondensyny. Aparat wrzeciona mitotycznego zaczyna tworzyć się między centrosomami – które zostały zduplikowane podczas fazy S – i migrować do przeciwległych biegunów komórki. Wrzeciono składa się z nitkowatych struktur zwanych mikrotubulami, które składają się z monomerów białka tubuliny. Mikrotubule wrzecionowate zaczynają rozciągać się w kierunku skondensowanych chromosomów. Jąderko, składnik jądra, który wytwarza rybosomy, znika, wskazując na zbliżający się rozpad jądra.

Prometafaza

Podczas prometafazy włókna mikrotubul z aparatu wrzeciona nadal rosną, a chromosomy kończą kondensację. Otoczka jądrowa całkowicie się rozpada, uwalniając chromosomy. Niektóre mikrotubule przyłączają się do uwolnionych chromosomów, wiążąc się w strukturze białkowej zwanej kinetochorem, która jest obecna na centromerze każdej pary chromatyd siostrzanych. Mikrotubule wrzeciona z przeciwległych biegunów przyczepiają się do kinetochorów i wychwytują skondensowane pary chromatyd siostrzanych. Mikrotubule wrzeciona, które nie przyczepiają się do chromosomów – mikrotubule polarne i astralne – pomagają rozsunąć wrzeciona i zakotwiczyć bieguny wrzeciona w błonie komórkowej.

Metafaza

Mikrotubule wrzeciona wyrównują każdą parę w pełni skondensowanych chromatyd siostrzanych wzdłuż równika komórki – na płytce metafazowej. Komórka jest teraz gotowa do podziału.

Anafaza

Mikrotubule z przeciwległych biegunów wrzeciona, które są przyłączone do struktury kinetochoru, skracają i rozdzielają chromatydy siostrzane w centromerze. Białka kohezyjne, które utrzymują chromatydy razem, teraz się rozpadają. Skracające się mikrotubule kinetochorowe powodują, że każda chromatyda pary – obecnie nazywana chromosomami – migruje na przeciwległy biegun.

Telofaza

Gdy chromosomy dotrą do przeciwległych biegunów komórki, dekondensują się i rozwijają, tworząc chromatynę. Włókna mikrotubul wrzeciona depolimeryzują do monomerów tubuliny, które są następnie wykorzystywane jako elementy cytoszkieletu w komórkach potomnych. Otoczki jądrowe ponownie łączą się wokół każdego zestawu chromosomów.

Cytokineza

Podczas cytokinezy w komórkach zwierzęcych włókna aktyny tworzą kurczliwy pierścień w błonie plazmatycznej, tworząc bruzdę rozszczepienia, która ostatecznie ściska komórkę na dwie części. W komórkach roślinnych pęcherzyki z aparatu Golgiego przenoszące glukozę, enzymy i białka strukturalne łączą się, tworząc nową płytkę komórkową w miejscu dawnej płytki metafazowej. Rosnąca płytka komórkowa łączy się z błonami plazmatycznymi z każdej strony, ostatecznie tworząc nową ścianę komórkową, która dzieli komórkę na dwie części.

Mitoza jest teraz zakończona, generując dwie komórki potomne, które są identyczne z komórką rodzicielską. W większości komórek ludzkich mitoza stanowi około jednej godziny z około 24-godzinnego cyklu komórkowego.

Transcript

Mitoza, składająca się z pięciu unikalnych etapów, jest formą podziału, w której materiał genetyczny komórki jest podzielony między dwie komórki potomne.  Po pierwsze, podczas profazy u ludzi, chromatyna nukleinowa kondensuje się w chromosomy w kształcie litery X złożone z par chromatyd siostrzanych przyłączonych w połączeniach centromerowych.

Jednocześnie na zewnątrz jądra dwie organelle w kształcie litery L zwane centrosomami migrują na przeciwległe strony komórki. Gdy to robią, pręciki mikrotubul zaczynają rosnąć z każdego z nich, albo w kierunku wnętrza komórki, albo na zewnątrz, tworząc wrzeciono przypominające pajęczynę.

Następnie otoczka jądrowa rozpuszcza się podczas prometafazy, odsłaniając chromosomy przed inną zawartością komórki. Struktury białkowe pojawiają się również po obu stronach centromerów, po jednej dla każdej chromatyny.

Gdy te kinetochory się uformują, wydłużające się wewnętrzne mikrotubule przyczepiają się do nich, przy czym każda siostrzana chromatyda jest przywiązana do innego bieguna komórkowego.

Mitoza następnie przechodzi do metafazy, w której aparat wrzeciona przestawia chromosomy tak, aby były podobnie zorientowane w ustalonym rzędzie wzdłuż równika komórki.

W przypadku anafazy mikrotubule z utrwalonymi kinetochorami skracają się, a chromatydy siostrzane, obecnie indywidualnie określane jako chromosomy, są rozsuwane. Ta i inna dynamika mikrotubul również wydłuża komórkę.

Wreszcie chromosomy lądują po przeciwnych stronach komórki podczas telofazy, gdzie na wrzecionie aparat rozpada się. Materiał genetyczny rozluźnia się i powstają dwie otoczki jądrowe, po jednej wokół każdego zestawu chromosomów.

Podczas telofazy, w odrębnym procesie zwanym cytokinezą, komórka jest dzielona cytoplazmatycznie . Tak więc końcowym wynikiem mitozy jest para komórek genetycznie identyczna z ich prekursorem.

Key Terms and definitions​

Learning Objectives

Questions that this video will help you answer

This video is also useful for