Cell divisjon: Nyttige notater om celledeling i dyr (2071 ord)

Les denne artikkelen for å lære om prosessen med celledeling i dyr!

En enkelt celle øker gradvis i størrelse og får ernæring fra miljøet ved diffusjon og andre fysisk-kjemiske prosesser. Når cellen er tilstrekkelig forstørret, økes avstanden mellom cellemembranen og kjernen i en slik grad at cellens ernæring ved diffusjon lider. Derfor er delingen av cellen i to små datterceller en biologisk nødvendighet for å gi rettferdig ernæring til cellen.

Image Courtesy: edupic.net/Images/Mitosis/telophase_3D.png

Stimulansen for celledeling er avledet fra genene av nukleært DNA som organiserer syntesen av proteinmakromolekyler gjennom RNA. En kjemisk forbindelse kjent som chalon oppdages lokalt i normalt vev som hemmer celledeling på et bestemt stadium. Når vevet er delvis skadet, faller nivået av keton og cellene deler seg inntil den normale cellepopulasjonen i vevet gjenopprettes.

Celledivisjonen kan være direkte eller indirekte.

Direkte Divisjon (Amitose):

Prosessen er veldig rask, ferdig innen noen få minutter. Først bestemmer kjernen i midten, deretter deles etterfulgt av deling av cytoplasma av cellen (fig 3-1)

Muligvis foregår den amitotiske delingen ikke i pattedyrarter, med mindre cellene er patologiske.

Indirekte divisjon:

Den presenterer to typer-mykose og meiose. I begge typer celledeling er to prosesser involvert-karyokinesis eller kjernefysisk deling og cytokinesis eller cytoplasmisk deling.

mitose:

Det er den vanligste metoden for celledeling, og forekommer i alle somatiske celler og umodne kimceller. De to dattercellene er identiske i antall kromosomer og i fordelingen av gener som i modercellen. Derfor kalles mitose homotypisk eller likestillende divisjon.

Prosessen tar ca 1 til 2 _1/2 timer for å fullføre. Mitose kan være symmetrisk eller asymmetrisk. I symmetrisk mitose er de funksjonelle potensialene til dattercellene like. I asymmetrisk mitose er imidlertid en dattercelle mer differensiert enn den andre cellen.

Dette er grunnlaget for celledifferensiering fra likegyldige stamceller. Før celledeling skiller seg, eksisterer det en periode som kalles interfase der de enkelte kromosomer ikke er synlige fordi de er uncoiled i svært lange, smale strukturer slik at de er under grensene av oppløsning av lysmikroskop. Under interfasen har cellens kjerne en kjernefysisk konvolutt og inneholder et nettverk av kromatin-tråder eller granuler og en nukleolus. Replikasjon av DNA finner sted i kromosomene. Utenfor kjernekuvertet befinner seg to parrede sentrioler i cytofasen.

Mitose innebærer fire påfølgende prosesser: profase, metafase, anafase og telofase. (Figur 3-2)

prophase:

Den er preget av følgende funksjoner

(i) De enkelte kromosomer blir først visualisert under mikroskopet som lange tynne tråder siden de er tett spolt langs hele lengden. Hvert kromosom deler seg i lengderetningen i to kromatider unntatt ved sentromeren.

(ii) De to parrede sentriolene separeres fra hverandre ved forlengelse av de kontinuerlige mikrotubuli av den achromatiske spindelen og opptar de motsatte polene i kjernen. De kontinuerlige mikrotubuli er organisert av sentriolene.

(iii) Senere forsvinner atommembranen og nukleolusen. Kromosomene er nå innfestet i et nettverk av kontinuerlige mikrotubuli. Dette stadiet kan kalles pro-metafasen. Profasen tar ca 1 1/2 timer å fullføre.

metafase:

I mellomtiden presenterer sentromere-regionen i hvert kromosom en bilateral plate-lignende kinetoforer. Fra kinetoforene er et sett med kromosomale mikrotubuli organisert og strekker seg bilateralt mot motsatt sentrioler. Veksten av de kromosomale mikrotubuli tillater sentromerer av de enkelte kromosomer med sine parrede kromatider å okkudere ekvatorialplanet til spindelen. Dette representerer klassisk bilde av asterformasjon i metafase. Metafasen vedvarer i ca 20 minutter.

Colchicine arresterer celledeling ved metafase, fordi den forhindrer dannelsen av mikrotubuli av spindelen og kombinerer organisk med tubulinproteinet. I kolchicin behandlet metafase (C-metafase) er det funnet at kromosomene samles rundt sentriolene. Anvendelse av kolchicin i cellekultur tjener som et viktig verktøy i karyotype-studier.

anaphase:

Her spredes sentromerer langsgående og de to kromatidene separeres for å danne to nye kromosomer. Etter hvert som spindelfibrene trekker seg, separerer hvert par nyopprettede kromosomer og migrerer til spindelens motstående pol. Til slutt dannes to identiske og komplette kromosom-komplementer. Separasjon av kromatidene for å danne to nye kromosomer foregår ved sammentrekning av kromosomale mikrotubuli, som utøver sentrifugalkrefter på sentromereområdet av kromosomene fra de motsatte sentriolene. Samtidig beveger de kontinuerlige mikrotubuli av de motsatte sentriolene innover som danner midtre legemet i den sentrale del av delingscellen, hvor klyvningsfaren opptrer.

telophase:

Dette er en periode med omorganisering. Datterkromosomene er innhyllet av ny nukleær membran, og nukleolusen dukker opp igjen. Kromosomene blir uncoiled og deres individuelle identitet går tapt. Endelig deler cytoplasma og to komplette celler dannes.

I prosessen med cytokines utvikler klyvfeltet rundt det tidligere ekvatoriale planet av den achromatiske spindelen som nå er okkupert av midtre kroppen. Muligens bidrar sammentrekningen av cytoplasmens fibrillære komponenter i timesprengning av spaltningen. Noen ganger blir rester av midtekroppen funnet som liten cytoplasmatisk kondensasjon under cellemembranen i hver dattercell etter fullstendig separasjon.

Celle syklus:

Når celler av samme type vokser i cellekultur, multipliserer de kontinuerlig ved gjentatt mitose. Slike sykliske endringer av en celle, som involverer interfase og mitose, er kjent som cellesyklusen. Interfasen består av tre trinn (figur 3-3) -

(a) G ₁ (Gap 1) stadium, hvor cellen går straks etter fullføring av mitose og blir metabolisk aktiv for å syntetisere enzymer, strukturproteiner og andre organeller;

(b) S (Syntese) stadium, hvor replikering av DNA finner sted for å overføre all genetisk informasjon av arten. Dette dekker en periode på ca. 7 timer og resulterer i dannelsen av to kromatider som gir hver kromosom den karakteristiske x-formede konfigurasjonen. Når en celle kommer inn i S-stadiet, er det forpliktet til å fullføre mitosen;

Noen av kroppens celler, i prosessen med differensiering for å utføre spesialisert funksjon, forlater cellesyklusen og går ikke inn i S-scenen. Slike celler sies å være i _GO- stadiet.

Kategorier av kroppens celler:

Kroppscellene faller under tre generelle kategorier.

Kategori 1:

Det inkluderer de kroppscellene som ikke deler seg i etterlivet. Nervecellene er det klassiske eksempelet på denne kategorien. Med fremdriften av alder blir de gradvis redusert i antall. Derfor går ikke nervecellene gjennom cellesyklusen.

Kategori 2:

Noen av de spesialiserte kroppsceller, som tarmepitel og hudhuden, blir fortapt tapt fra kroppsoverflaten ved slitasje og celledød. For å fylle opp tapet, blir nye celler av samme type gjentatt av mitose fra noen stamceller eller forløperceller. Således i den andre kategorien opprettholdes en stabil tilstand av cellepopulasjon ved en prosess av cellesving.

Kategori 3:

Noen av kroppens celler som tilhører denne kategorien er høyt spesialiserte og deler vanligvis ikke. De har lang levetid. Leverceller er eksempler på denne kategorien. Når to tredjedeler av leveren er fjernet, gjennomgår de spesialiserte leverenceller mitose under endrede forhold til det opprinnelige volum av leveren gjenopprettes.

meiose:

Meiosis er prosessen med celledeling som gir haploide datterceller fra en diploid foreldrecelle. Det kalles heterotypisk divisjon og forekommer bare i kjønnsceller under modning av gametene. Den består av to påfølgende divisjoner (figur 3-4)

Første Meiotiske Divisjon

prophase:

Den er langvarig og består av følgende fem faser:

Leptotene:

Individuelle kromosomer er synlige som lange tynne tråder og karakteristiske beaded chromomerer vises langs deres lengde. Den ene enden av hvert kromosom er festet til kjernemembranen.

Zygotene:

Homologe kromosomer er ordnet parvis i lengderetningen, og etablerer punkt-til-punkt-forhold. Denne prosessen er kjent som synapsis. Et medlem av paret er mor og det andre medlemmet fra fadern.

pachytene:

Hvert kromosom deler seg i lengderetningen i to kromatider unntatt ved sentromeren. Derfor monteres fire kromatider på steder. Dette fenomenet er kjent som tetraddannelsen. Gjennom hele prosessen av profase gjennomgår kromosomene spiral sammen
deres lengde; Dermed blir de gradvis forkortet og tykkere.

diplotene:

I løpet av dette stadiet krysser ikke-søsterkromatidene av en tetrad hverandre på et eller flere punkter som danner kimasmaet. Ved punktet å krysse kromatidene brytes ved hjelp av et enzymendonuklease, og deretter forene seg med et segment av ikke-søsterkromatider av homologe kromosomer, katalysert av et annet enzym, ligase. Dette fenomenet er kjent som crossover. Tverrsnittet tillater kontinuerlig omlegging av gener, slik at nye og noen ganger fordelaktige kombinasjoner kan finne sted. Dette danner det strukturelle grunnlaget for arvelig mangfold mellom individer som kommer fra samme foreldre.

Diakinesis:

Nå trekkes homologe centromerer fra hverandre og kromosomene separeres etter uncoiling. I mellomtiden forsvinner atommembranen og nukleolusen.

Metafase I:

Etter å ha krysset over, justerer de homologe parene av kromosomer i ekvatorialplanet til spindelen.

Anafase I:

Centomerer deler ikke og de homologe kromosomparene skiller seg fra hverandre og migrerer til de motstående polene i spindelen som bærer deres par kromatider.

Telofase I:

(i) Hver av de to dattercellene presenterer halvparten av det opprinnelige antall kromosomer (haploid). Den første meiotiske delingen blir noen ganger referert til som en reduksjonsdeling;

(ii) Det er omfordeling av det genetiske materialet på grunn av kryssoverføring.

Andre Meiotiske Divisjon:

Hver av datterselcene i den første divisjon kommer inn i metafase II, og kromosomene justeres i spindelens nye ekvatoriale planer. DNA-replikasjon finner ikke sted mellom den første og andre meiotiske delingen.

Anafase II:

Sentromerer skilles, og kromatidene separeres for å danne nye kromosomer som migrerer til de motstående polene i spindelen.

Telofase II:

Fire gameter er dannet fra de to cellene av første meiotiske delingen, hver med haploid antall kromosomer. Dette er knyttet til syntese av en polynukleotidstreng for å gjenopprette typisk dobbelt-helixmodell av DNA-molekyl. Andre meiotiske divisjon er en likestilling av den allerede reduserte første.

Særtrekk i meiose:

(a) I motsetning til mitose observeres utseendet av kromomerene og sammenkobling av homologe kromosomer i form av synapsene i den tidlige profeten av den første meiotiske delingen.

(b) Kryssing av homologe segmenter mellom de fire kromatider, i sen profase, er en nyhet. Kryssing gir mulighet for kontinuerlig omlegging av gener slik at nye og noen ganger fordelaktige kombinasjoner kan oppstå.

(c) I anafase I deler ikke sentromerer, og dette kulminerer i reduksjonsdeling av første meiose med haploid antall kromosomer.

(d) I anafase II deler sentromerer og dette opprettholder det haploide antall kromosomer. Fire haploide celler er dannet fra en dipliod stormorcelle. Disse meiotiske produktene blir deretter transformert til funksjonelle gameter-spermatozoa og egg,

(e) Reduksjonsdeling i meiosis er en nødvendighet, fordi når egget befruktes av sæden, presenterer den resulterende zygoten diploid antall kromosomer, som er konstant for arten.

(f) I oogenese begynner megiose i primærocyten i det uterine liv og er fullført like før eggløsning. Etter eggløsning fullfører den sekundære oocyten Meiosis II for å danne et modent egg, bare når befruktning finner sted. Dette er bare eksplemt i menneskeheten der ferdigstillelse av meiosis jeg krever omtrent 15 til 45 år å fullføre. En slik langvarig periode av meiosis hos eldre kvinner kan være en faktor for ikke-disjeksjon i gametogenese.

En primær oocyt (diploid) gir vanligvis opphav til en moden egg (haploid) etter to påfølgende deling. Den andre haploide dattercellene fra to eller tre polare kropper som er biologisk inerte fordi de har en minimal mengde cytoplasma.

(g) Spermatogenese foregår ved puberteten, og en primær spermatocyt (diploid) gir opphav til fire aktive haploide spermatozoer etter to påfølgende meotiske divisjoner.

(h) Hovedkarakteristika av meiose er:

Jeg. Det er ingen DNA-replikasjon mellom Meiosis I og Meiosis II.

ii. Utveksling av genetiske materialer mellom homologe kromosomer foregår i Meiosis I.

iii. Hele prosessen med meiose kan ta år, i stedet for timer.