Overview
Saccharomyces cerevisiae הוא מין של שמרים כי הוא אורגניזם מודל בעל ערך רב. חשוב לציין, S. cerevisiae הוא אאוקריוטה חד-תאית שעוברת רבים מאותם תהליכים ביולוגיים כמו בני אדם. וידאו זה מספק מבוא למחזור תאי השמרים, ומסביר כיצד S. cerevisiae מתרבה הן מבחינה מינית והן מבחינה מינית שמרים מתרבים באופן א-מיני באמצעות תהליך המכונה ניצנים. לעומת זאת, שמרים לפעמים להשתתף רבייה מינית, וזה חשוב כי זה מציג וריאציה גנטית לאוכלוסייה. במהלך תנאים מלחיצים מבחינה סביבתית, S. cerevisiae יעבור מיוזה וליצור נבגים haploid המשתחררים כאשר התנאים הסביבתיים לשפר. במהלך הרבייה המינית, נבגים הפלואידיים אלה מתמזגים, ובסופו של דבר יוצרים זיגוטה דיפלואידית. במעבדה, שמרים יכולים להיות מניפולציה גנטית כדי להבין עוד יותר את הרגולציה הגנטית של מחזור התא, רבייה, הזדקנות, והתפתחות. לכן, מדענים חוקרים את הרבייה של שמרים כדי לקבל תובנה על תהליכים החשובים בביולוגיה האנושית.
Procedure
למרות היותו אאוקריוטה חד-תאי פשוט, Saccharomyces cerevisiae משמש כאורגניזם מודל יקר ערך מכיוון שהתהליכים התאיים שלו, כגון מחזור התא, דומים לאלה שנמצאו באוקריוטים מסדר גבוה יותר, כמונו. במחזור תאי השמרים, צמיחת התא וחלוקת התאים קשורים קשר הדוק ותלויים בגורמים כגון ריכוז מיז'ים. בהתאם לרמזים סביבתיים, שמרים יכולים לעבור רבייה א-מינית או מינית כדי לייצר תאים חדשים. וידאו זה ייתן לך סקירה כללית על מחזור תא שמרים ואת צורות שונות של רבייה ב S. cerevisiae.
בואו לרענן במהירות את הידע שלנו על מחזור התא. קיימים שני שלבים עיקריים, Interphase, המורכב מתת-שלבים G1, S ו- G2; ושלב M, או מיטוזה. כפי שאתה יודע, מיטוזה היא מרכיב חשוב של חלוקת התא, ושמרים הם מוזרים בכך שהם מתחלקים באופן אסימטרי באמצעות מנגנון להתרבות א-מינית, המכונה ניצנים.
בשלב G1, תאים מתחייבים למחזור התא בנקודת "START". ניצנים מופיעים במהלך שלב S וממשיכים לגדול לאורך שאר מחזור התא, כולל מיטוזה. כאשר ציטוקינזיס הושלמה, חלוקה לא שוויונית של הציטופלסמה מניבה תא בת קטן יותר. לרוע מזלו של תא האם, הצטלקות גלויה מתרחשת באתר של חלוקת התא. למרבה המזל עבור מדענים עם זאת, תיוג פלואורסצנטי של רכיב דופן התא כיטין מאפשר לחוקרים לבחון את דפוס ניצנים של תא שמרים ולהעריך כמה פעמים הוא מחולק.
תא חדש שנוצר יגדל בשלב G1, בנוכחות חומרים מזינים, עד תנאים מסוימים מתקיימים ונקודת ביקורת מחזור התא, או נקודת הגבלה בשם "START". ברגע שתאים עוברים דרך "START", הם מחויבים לשארית מחזור התא ויחלקו שוב. לפני נקודת ביקורת זו הוא הגיע, עם זאת, שמרים יכולים לעבור מיוזה ורבייה מינית לאחר מכן.
עכשיו למה אאוקריוטה חד-תאית כמו שמרים צריכה לעבור רבייה מינית?
כפי שאולי כבר למדת, רבייה מינית היא דרך להציג וריאציה באוכלוסייה של אורגניזמים, אשר מקדם הישרדות.
סוג השמרים המזדווגים הם הפלואידים, המכילים עותק אחד של הגנום, כמו ביצית או תאי זרע. ישנם שני סוגי הזדווגות haploid, מחצלת a ו מאט אלפא, ותאים אלה יכולים ניצן ולהתרבות א-מיני, כמו שמרים diploid.
כל אחד מסוגי ההזדווגות האלה משחרר פרומונים. מאט a משחרר את "גורם" ומאט אלפא משחרר את "גורם אלפא". הפרומונים מזוהים על ידי סוגי ההזדווגות ההפוכים וגורמים לשמרים ההפלואידיים לשנות צורה על ידי התארכות וכניסה לשלב השמו.
במהלך שלב זה, שני haploids להמשיך לגדול אחד כלפי השני עד להשגת מגע תא-תא. היתוך מתא לתא ולגרעין לאחר מכן גורם להיווצרות הזיגוטה. הזיגוטה המתהווה נכנסת מחדש למחזור התא המיטוטי, ומעוררת את ניצן הדיפלואיד הראשון שלה. זיגוטים יופיעו תאים בצורת משקולת, עם או בלי ניצן.
אתם עשויים לתהות איך האפואידים מיוצרים מלכתחילה. התשובה פשוטה: מיוזה. אתה כנראה כבר יודע את זה, בעקבות שכפול כרומוזומלי ראשוני, מיוזה
תוצאות תאי בת עם מחצית ממספר הכרומוזומים כתא האב. כאשר שמרים נמצאים בתנאים מלחיצים לסביבה מתרחשת צורה של מיוזה, המכונה נבג.
במהלך הניבוי, נבגי ההפלואיד מיוצרים עבור כל סוג הזדווגות והם כלולים במבנה membranous קשה הנקרא אסקוס, כפי שצוין כאן עם עיגולים צהובים. כאשר התנאים הסביבתיים משתפרים, נבגים משתחררים מן אסקוס. משם, הם מתפתחים עוד יותר לתאי מאט א ומאט אלפא הפלואיד ועוברים שוב את מחזור הרבייה המינית.
עכשיו שאתם מכירים את רביית השמרים, בואו נסתכל ונראה איך ניתן ליישם את התהליך הזה למחקרים נוספים.
הבנת רביית שמרים היא חלק בלתי נפרד מניסויים גנטיים, למשל, יצירת זני שמרים עם מוטציות מרובות. בסרטון זה, אתה יכול לראות את הערבוב של שני זני הפלואיד שונים, מאט a ו מאט אלפא, על צלחת אגר, ואת הדגירה הבאה כדי לאפשר הזדווגות היווצרות דיפלואיד. לאחר מכן הם משוכפלים מצופים על מדיה סלקטיבית שתאפשר רק צמיחה דיפלואידית. לאחר מכן ניתן לנקב את הדיפלואידים במדיה לקויה בחומרים מזינים, נבגי ההפלואידים המתקבלים ניתחו עם מיקרו-מניפולטור, ונזרעים על צלחת אגר בתבנית מטריצה. הגנוטיפים ההפלואידיים יכולים להיות מאושרים על ידי PCR או צמיחה על מדיה סלקטיבית.
מחקרי הזדקנות יכולים להתבצע גם על ידי בחינת תוחלת החיים המשוכפלת של תאי שמרים. תוחלת החיים המשוכפלת היא מספר הניצנים שתא עובר בחייו. תא שמרים יחיד יכול לייצר בערך 30 ניצנים לפני המוות. כאן, אתה יכול לראות כי micromanipulator משמש להפרדת תא בת מתא האם על מנת לנתח את תוחלת החיים שמרים לאורך זמן. הנתונים הגולמיים המיוצרים על ידי ניסוי תוחלת חיים משוכפלת הם רשימה של מספרים המתאימים לתאי בת המיוצרים על ידי כל תא אם בכל נקודת גיל.
התפתחות המורפולוגיה של התא כפונקציה של תהליכים תאיים, כגון ריכוז חלבון, ניתן ללמוד שמרים ניצנים. כאן אתה רואה את הכנת התאים למיקרוסקופיה כדי לדמיין פגמים ספציפיים פנוטיפ ספציפי. בסרטון זה, נוצרים ניצנים מרובים, המציין כי תאים אינם מצליחים להיפרד זה מזה, דבר המצביע על פגם בחלוקת התאים.
הרגע צפית בהקדמה של ג'וב לשחזור של סכרומייס סרביסיה. בסרטון זה, דיברנו על מחזור תאי השמרים ונגענו בבסיס על מחזורי החיים א-מיניים ומיניים של מפרט זה. תודה שצפית, ואל תשכח את השמו שלך!
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
לא הוכרזו ניגודי אינטרסים.
