Tipi di divisione cellulare, processi e importanza

IL divisione cellulare È il processo che consente a tutti gli organismi viventi di crescere e riprodursi. In procarioti ed eucarioti, il risultato della divisione cellulare sono cellule figlie che hanno le stesse informazioni genetiche della cellula originale. Ciò accade perché, prima della divisione, le informazioni contenute nel DNA sono raddoppiate.

In Prokaryotes, la divisione avviene per fissione binaria. Il genoma della maggior parte dei procarioti è una molecola di DNA circolare. Sebbene questi organismi non abbiano un nucleo, il DNA è in una forma compatta chiamata nucleoide, che differisce dal citoplasma che lo circonda.

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Negli eucarioti, la divisione avviene attraverso la mitosi e la meiosi. Il genoma eucariotico è costituito da grandi quantità di DNA organizzato all'interno del nucleo. Questa organizzazione si basa sull'imballaggio del DNA con proteine, formando cromosomi, che contengono centinaia o migliaia di geni.

Gli eucarioti molto diversi, sia unicellulari che metazoari, hanno cicli di vita che alternate la mitosi e la meiosi. Questi cicli sono quelli con: a) meiosi gammatica (animali, alcuni funghi e alghe), b) meiosi cigotica (alcuni funghi e protozoi); e c) alternanza tra meiosi gioco e cigotica (piante).

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Ragazzi

La divisione cellulare può essere per fissione binaria, mitosi o meiosi. Quanto segue descrive ciascuno dei processi coinvolti in questi tipi di divisione cellulare.

Fissione binaria

La fissione procariotica, la fissione binaria, è una forma asessuale di riproduzione.

La fissione binaria è costituita dalla divisione della cellula che dà origine a due cellule figlie, ciascuna con una copia identica del DNA cellulare originale.

Prima della divisione della cellula procariotica, si svolge la replicazione del DNA, che inizia in un luogo specifico del DNA a doppia catena, chiamato origine della replicazione. Gli enzimi di replica si muovono verso entrambe le direzioni dell'origine, producendo una copia di ciascuna delle catene DNA a doppia catena.

Dopo la replicazione del DNA, la cellula si allunga e il DNA viene separato nella cellula. Immediatamente, una nuova membrana plasmatica inizia a crescere nel mezzo della cellula, formando un setto.

Questo processo è facilitato dalla proteina FTSZ, che è evolutivamente molto conservata nei procarioti, compresi gli archaea. Infine, la cella è divisa.

Ciclo cellulare e mitosi

Le fasi attraverso le quali una cellula eucariotica di due divisioni cellulari successive è nota come ciclo cellulare. La durata del ciclo cellulare varia da pochi minuti a mesi, a seconda del tipo di cella.

Il ciclo cellulare è diviso in due fasi, vale a dire la fase M e l'interfaccia. In fase M si verificano due processi, chiamati mitosi e citochinesi. La mitosi è costituita dalla divisione nucleare. Lo stesso numero e tipi di cromosomi presenti nel nucleo originale si trovano nei nuclei dei bambini. Le cellule somatiche degli organismi multicellulari sono divise per mitosi.

La citochinesi è costituita dalla divisione del citoplasma per formare le cellule figlie.

L'interfaccia ha tre fasi: 1) G1, le cellule crescono e trascorrono la maggior parte del loro tempo in questa fase; 2) s, duplicazione del genoma; e 3) G2, replica di mitocondri e altri organelli, condensa di cromosomi e assemblaggio di microtubuli, tra gli altri eventi.

Fasi di mitosi

La mitosi inizia con la fine della fase G2 ed è divisa in cinque fasi: profase, promessa, metafase, anafase e telofase. Accadono tutti continuamente.

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Prophase

Prophase. Leomonaci98 [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/4.0)], da Wikimedia Commons

In questa fase l'assemblaggio del mandrino mitotico, o apparato mitotico, è l'evento principale. Profase inizia con la compattazione della cromatina, formando cromosomi.

Ogni cromosoma ha cromatici sorelle di coppia, con DNA identico, che sono strettamente collegati nel quartiere dei loro centromeri. I complessi proteici chiamati coesine partecipano a questa unione.

Ogni centromero è collegato a un cinetocoro, che è un complesso proteico che si lega ai microtubuli. Questi microtubulos consentono di assegnare ogni copia dei cromosomi. I microtubuli radiano da ciascuna estremità della cellula e formano l'apparato mitotico.

Nelle cellule animali, prima della prophase, si verifica la duplicazione del centraggio, che è il principale centro organizzativo dei microtubuli e il luogo in cui si trovano i centrioli dei genitori e del figlio. Ogni centraggio raggiunge il polo opposto della cellula, stabilendo un ponte di microtubulos tra loro chiamato dispositivo mitotico.

Nelle più recenti piante di evoluzione, a differenza delle cellule animali, non ci sono centri e l'origine dei microtubuli non è chiara. Nelle cellule fotosintetiche di origine evolutiva più vecchia, come le alghe verdi, ci sono centri.

Promettere

Leomonaci98 [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/4.0)]

La mitosi dovrebbe garantire la segregazione dei cromosomi e la distribuzione dell'involucro nucleare del poro nucleare e del complesso nucleolo. A seconda che l'avvolgimento nucleare (IN) scompare o meno e il grado di denstegrazione dell'In, la mitosi varia da chiusa a completamente aperta.

Per esempio in S. Cerevisae La mitosi è chiusa, in A. Nidulans È semi -aperto e negli umani è aperto.

Nella mitosi chiusa, i corpi polari del fuso si trovano all'interno dell'involucro nucleare, costituiti dai punti di nucleazione dei microtubuli nucleari e citoplasmatici. I microtubuli citoplasmatici interagiscono con la corteccia cellulare e con i galline cromosomi.

Nella miitosi semi -assorbita, poiché l'in -in è parzialmente desensamblada, lo spazio nucleare è invaso dai microtubuli nucleati dai centri e attraverso due aperture dell'inter, formazione resa circondata dall'inno.

Nella mitosi aperta, si verifica il de -slasamblage completo, l'apparato mitotico è finito e i cromosomi iniziano a essere spostati verso il centro della cellula.

Metafase

Cromosomi allineati nella piastra equatoriale della cellula durante la metafase mitica

In metafase, i cromosomi sono allineati nella cellula della cellula. Il piano immaginario perpendicolare all'asse del mandrino, che passa attraverso la circonferenza interna della cellula, è chiamato piatto metafase.

Nelle cellule di mammifero, l'apparato mitotico è organizzato in un fuso mitotico centrale e una coppia di Osteres. Il fuso mitotico è costituito da un fascio bilaterale simmetrico di microtubuli che è diviso nella cellula della cellula, formando due metà opposte. Gli Ásteri sono costituiti da un gruppo di microtubuli in ciascun palo del fuso.

Nell'apparato mitotico ci sono tre gruppi di microtubuli: 1) astrali, che formano l'RSTER, iniziano dal centraggio e si irradia verso la corteccia cellulare; 2) del Cinetocoro, che si lega ai cromosomi attraverso il Cinetocoro; e 3) polare, che interroga con i microtubuli del polo opposto.

In tutti i microtubuli sopra descritti, le estremità (-) sono orientate verso i centri.

Nelle cellule vegetali, se non c'è centraggio, il mandrino è simile a quello delle cellule animali. Il mandrino è costituito da due metà con polarità opposta. Le estremità (+) si trovano nella piastra equatoriale.

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Anafase

Fonte: Leomonaci98 [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/4.0)], da Wikimedia Commons

L'anafase è divisa in anticipo e in ritardo. All'inizio dell'anafase si svolge la separazione dei cromatidi gemelli.

Questa separazione si verifica perché le proteine ​​che mantengono l'unione sono clive e perché c'è un accorciamento dei microtubuli di Cynetocoro. Quando la coppia di cromatidi sorelle viene separata, sono chiamati cromosomi.

Durante lo spostamento dei cromosomi verso i poli, il Cinetocoro si muove lungo il microtubulo dello stesso Cynetocoro della sua fine (+) dissocia. Per questo motivo, il movimento dei cromosomi durante la mitosi è un processo passivo che non ha bisogno di proteine ​​motorie.

Nella tarda anafase, accade una maggiore separazione dei poli. Una proteina KRP, legata all'estremo (+) dei microtubuli polari, nella regione di sovrapposizione dello stesso, marcia verso la fine (+) di un microtubulus polare adiacente antiparallele. Pertanto, il KRP spinge il microtubulo polare adiacente verso la fine (-).

Nelle cellule vegetali, dopo la separazione del cromosoma. Questa struttura consente l'inizio dell'apparato citocinetico, chiamato Framoplasto.

Telofase

Telofase. Leomonaci98 [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/4.0)]

Nella telofase, si verificano diversi eventi. I cromosomi raggiungono i poli. Cinetocoro scompare. I microtubuli polari continuano a allungare se stessi, preparando la cellula per la citochinesi. L'involucro nucleare si forma di nuovo dai frammenti della confezione madre. Il nucleolo riappare. I cromosomi sono fraintesi.

Citochinesi

La citocinesie è la fase del ciclo cellulare durante la quale la cellula è divisa. Nelle cellule animali, la citosinesi si verifica per mezzo di un cinturino di costrizione del filamento di actina. Questi filamenti scivolano l'uno sull'altro, il diametro della cintura diminuisce e si forma una scanalatura di clivaje attorno alla circonferenza cellulare.

Poiché la costrizione continua, la scanalatura viene approfondita e si forma un ponte intercellulare, che contiene il corpo medio. Nella regione centrale del ponte intercellulare ci sono i raggi dei microtubuli, che sono coperti da una matrice elettrodensa.

La rottura del ponte intercellulare tra le cellule gemelle post-mitotiche avviene attraverso l'ascissione. Esistono tre tipi di ascissione: 1) meccanismo di rottura meccanica; 2) meccanismo di archiviazione mediante vescicole interne; 3) costrizione a membrana plasmatica per fissione.

Nelle cellule vegetali, i componenti della membrana sono assemblati all'interno e si forma la placca cellulare. Questa piastra cresce sulla superficie della membrana plasmatica, unendo con essa e dividendo la cellula in due. Quindi la cellulosa viene depositata sulla nuova membrana plasmatica e forma la nuova parete cellulare.

Meiosi

La meiosi è un tipo di divisione cellulare che riduce il numero di cromosomi a metà. Pertanto, una cellula diploide è divisa in quattro cellule figlie aploide. La meiosi avviene nelle cellule germinative e dà origine a gameti.

Le fasi della meiosi sono costituite da due divisioni del nucleo e del citoplasma, vale a dire la meiosi I e la meiosi II.  Durante la meiosi I, i membri di ogni coppia di cromosomi omologhi si separano. Durante la meiosi II, vengono prodotti cromatidi gemelli e quattro cellule aploidi.

Ogni fase della mitosi è divisa in prophase, promessa, metafase, anafase e telofase.

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Meiosi I

- Profase I. I cromosomi condensano e il mandrino inizia a formarsi. Il DNA è raddoppiato. Ogni cromosoma è costituito da cromatidi sorellanti, insieme al centromero. I cromosomi omologhi appaiono durante la sinapsi, permettendo il collegamento incrociato, il che è la chiave per produrre gameti diversi.

- Metafase I. La coppia di cromosomi omologhi è allineata lungo la piastra metafase. Chiasma aiuta a mantenere la coppia attaccata. I microtubuli del cinetocoro di ciascun palo si uniscono a un centromero di un cromosoma omologa.

- Anafase I. I microtubuli del Cinetocoro sono abbreviati e le coppie omologhe sono separate. Una controparte duplicata va a un polo cellulare, mentre l'altra controparte duplicata va dall'altra parte del palo.

- TELOFASE I. Gli omologi separati formano un gruppo in ogni polo cellulare. La busta nucleare è di nuovo. La citocinesi accade. Le cellule risultanti hanno la metà del numero di cromosomi cellulari originali.

Meiosi II

- Profase II. Un nuovo mandrino si forma in ogni cella e la membrana cellulare scompare.

- Metafase II. La formazione del mandrino è completata. I cromosomi hanno cromatidi sorelle, uniti nel centromero, allineati lungo la piastra metafase. I microtubuli del Cinetocoro che iniziano dai poli opposti si legano ai centromeri.

- Anafase II. I microtuberi sono abbreviati, i centromeri sono divisi, i cromatidi sorelle si separano e si muovono verso i poli opposti.

- TELOFASE II. Si formano la confezione nucleare attorno a quattro gruppi di cromosomi: si formano quattro cellule aploidi.

Importanza

Attraverso alcuni esempi, è illustrata l'importanza dei diversi tipi di divisione cellulare.

- Mitosi. Il ciclo cellulare ha punti irreversibili (replicazione del DNA, separazione dei cromatidi gemelli) e punti di controllo (G1/S). La proteina p53 è la chiave per il punto di controllo G1. Questa proteina rileva il danno al DNA, interrompe la divisione cellulare e stimola l'attività degli enzimi che riparano il danno.

In oltre il 50% dei tumori umani, la proteina p53 ha mutazioni che annullano la sua capacità di impostare sequenze di DNA specifiche. Le mutazioni p53 possono essere causate da agenti cancerogeni, come il fumo di sigaretta benzopirene.

- Meiosi. È associato alla riproduzione sessuale. Dal punto di vista evolutivo, si ritiene che la riproduzione sessuale sia nata come processo per riparare il DNA. Pertanto, il danno prodotto in un cromosoma può essere riparato in base alle informazioni del cromosoma omologa.

Si ritiene che lo stato diploide fosse transitorio negli antichi organismi, ma che ha iniziato ad avere più rilevanza quando il genoma è diventato più grande. In questi organismi, la riproduzione sessuale ha la complementazione, la riparazione del DNA e la variazione genetica.

Riferimenti

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