Митоз

Митоз — это процесс, при котором ядро ​​эукариотической клетки делится надвое, после чего происходит деление родительской клетки на две дочерние клетки. Слово «митоз» означает «нити» и относится к нитевидному виду хромосом, когда клетка готовится к делению. Ранние микроскописты первыми наблюдали эти структуры, а также отмечали появление специализированной сети микротрубочек во время митоза. Эти канальцы, известные под общим названием веретено, отходят от структур, называемых центросомы — с одной центросомой, расположенной на каждом из противоположных концов, или полюсов, клетки. По мере развития митоза микротрубочки прикрепляются к хромосомам, которые уже продублировали свою ДНК и выровнены по центру клетки. Затем трубочки веретена укорачиваются и перемещаются к полюсам клетки. При движении они тянут за собой по одной копии каждой хромосомы к противоположным полюсам клетки. Этот процесс гарантирует, что каждая дочерняя клетка будет содержать одну точную копию ДНК родительской клетки.

Каковы фазы митоза?

Митоз состоит из пяти морфологически различных фаз: профазы, прометафазы, метафазы, анафазы и телофазы. Каждая фаза включает в себя характерные шаги в процессе выравнивания и разделения хромосом. После завершения митоза вся клетка делится надвое посредством процесса, называемого цитокинезом (рис. 1).

Рисунок 1: Рисунок Вальтера Флемминга, изображающий хромосомы во время митоза, около 1880 г.

Эта иллюстрация является одним из более чем ста рисунков из книги Флемминга «Клеточное вещество, ядро ​​и деление клеток». последняя стадия митоза.

© 2001 Nature Publishing Group Paweletz, N. Walther Flemming: пионер исследования митоза. Nature Reviews Молекулярно-клеточная биология 2, 72 (2001). Все права защищены.

Что происходит во время профазы?

профаза является первой стадией митоза, наступающей после завершения G₂ часть интерфазы. Во время профазы хромосомы родительских клеток, которые были продублированы во время S-фазы, конденсируются и становятся в тысячи раз более компактными, чем они были во время интерфазы. Поскольку каждая удвоенная хромосома состоит из двух идентичных сестринские хроматиды присоединился к точке, называемой центромера, эти структуры теперь выглядят как Х-образные тела, если смотреть под микроскопом. Некоторые ДНК-связывающие белки катализируют процесс конденсации, в том числе когезин а также конденсин. Когезин образует кольца, которые удерживают сестринские хроматиды вместе, тогда как конденсин образует кольца, которые скручивают хромосомы в очень компактные формы.

Митотическое веретено также начинает развиваться во время профазы. По мере того, как две центросомы клетки движутся к противоположным полюсам, микротрубочки постепенно собираются между ними, образуя сеть, которая позже разделяет дуплицированные хромосомы.

Что происходит во время прометафазы?

Когда профаза завершается, клетка входит прометафаза — вторая стадия митоза. Во время прометафазы фосфорилирование ядерных ламинов с помощью M-CDK вызывает разрушение ядерной мембраны на многочисленные мелкие пузырьки. В результате микротрубочки веретена теперь имеют прямой доступ к генетическому материалу клетки.

Каждая микротрубочка очень динамична, она растет наружу от центросомы и коллапсирует назад, когда пытается найти хромосому.В конце концов, микротрубочки находят свои мишени и соединяются с каждой хромосомой на своем месте. кинетохора, комплекс белков, расположенных на центромере. Фактическое количество микротрубочек, которые прикрепляются к кинетохоре, варьируется у разных видов, но по крайней мере одна микротрубочка от каждого полюса прикрепляется к кинетохоре каждой хромосомы. Затем следует перетягивание каната, когда хромосомы движутся вперед и назад к двум полюсам.

Что происходит во время метафазы и анафазы?

Когда прометафаза заканчивается и метафаза начинается, хромосомы выстраиваются по экватору клетки. Каждая хромосома имеет по крайней мере две микротрубочки, отходящие от ее кинетохоры, причем по крайней мере одна микротрубочка соединена с каждым полюсом. В этот момент напряжение внутри клетки уравновешивается, и хромосомы больше не двигаются вперед и назад. Кроме того, теперь веретено завершено, и видны три группы микротрубочек веретена. Кинетохорные микротрубочки прикрепить хромосомы к полюсу веретена; межполярные микротрубочки простираются от полюса веретена через экватор почти до противоположного полюса веретена; а также астральные микротрубочки простираются от полюса веретена до клеточной мембраны.

Метафаза приводит к анафаза, во время которого сестринские хроматиды каждой хромосомы расходятся и расходятся к противоположным полюсам клетки. Ферментативное расщепление когезина, связывающего сестринские хроматиды во время профазы, вызывает это разделение. При разделении каждая хроматида становится независимой хромосомой. Между тем, изменения длины микротрубочек обеспечивают механизм движения хромосом. Точнее, в первой части анафазы, которую иногда называют анафаза А — кинетохорные микротрубочки укорачиваются и притягивают хромосомы к полюсам веретена. Затем, во второй части анафазы, иногда называемой анафаза В — астральные микротрубочки, прикрепленные к клеточной мембране, оттягивают полюса дальше друг от друга, а межполярные микротрубочки скользят относительно друг друга, оказывая дополнительное натяжение на хромосомы (рис. 2).

Рисунок 2: Типы микротрубочек, участвующих в митозе.

Во время митоза активны несколько типов микротрубочек. Моторные белки, связанные с межполярными микротрубочками, управляют сборкой веретена. Обратите внимание на другие типы микротрубочек, участвующих в закреплении полюса веретена деления и расталкивании сестринских хроматид.

© 2013 Nature Education Все права защищены.