PROMETAFAS: I MITOS OCH I MEIOS - BIOLOGI - 2025

Den prometafas är ett stadium av celldelningsprocessen, mellanliggande mellan profas och metafas. Det kännetecknas av interaktion mellan de delande kromosomerna med mikrotubulorna som ansvarar för att separera dem. Prometafas förekommer i både mitos och meios, men med olika egenskaper.

Det tydliga målet med all celldelning är att producera fler celler. För att uppnå detta måste cellen ursprungligen duplicera sitt DNA-innehåll; det vill säga, kopiera det. Utöver detta måste cellen separera dessa kromosomer på ett sätt som uppfyller det speciella syftet med varje delning av cytoplasma.

Prometafas av mitos. Hämtad från wikimedia.org

Vid mitos, samma antal kromosomer från modercellen i dottercellerna. I meios jag, separationen mellan homologa kromosomer. I meios II, separationen mellan systerkromatider. Det är, i slutet av processen, få de fyra förväntade meiotiska produkterna.

Cellen hanterar denna komplicerade mekanism genom användning av specialiserade komponenter såsom mikrotubuli. Dessa organiseras av centrosomen i de flesta eukaryoter. I andra, tvärtom, som högre växter, fungerar en annan typ av organisationscentrum för mikrotubulerna.

mikrotubuli

Mikrotubuli är linjära polymerer av protein tubulin. De är involverade i nästan alla cellulära processer som involverar förskjutning av någon intern struktur. De är en integrerad del av cytoskeletten, cilia och flagella.

När det gäller växtceller spelar de också en roll i den interna strukturella organisationen. I dessa celler bildar mikrotubulerna ett slags vävfästning fäst vid insidan av plasmamembranet.

Denna struktur, som styr växtcelldelar, är känd som den kortikala organisationen av mikrotubuli. Vid tiden för mitotisk uppdelning kollapsar de till exempel i en central ring som kommer att vara den framtida platsen för den centrala plattan, i planet där cellen kommer att delas.

Mikrotubulor består av alfa-tubulin och beta-tubulin. Dessa två underenheter bildar en heterodimer, som är den grundläggande strukturella enheten för tubulinfilament. Polymerisationen av dimererna leder till bildning av 13 protofilamenter i en lateral organisation som ger upphov till en ihålig cylinder.

Mikrotubuli. Hämtad från commons.wikimedia.org

De ihåliga cylindrarna i denna struktur är mikrotubuli, som av sin egen sammansättning visar polaritet. Det vill säga den ena änden kan växa genom att lägga till heterodimerer, medan den andra änden kan subtraheras. I det senare fallet krymper mikrotubulan istället för att förlänga i den riktningen.

Mikrotubulärkärnan (dvs börjar polymerisera) och organiseras i mikrotubulisorganiseringscentra (COM). KOM är associerade med centrosomer under uppdelning i djurceller.

I högre växter, som inte har centrosomer, finns COM på analoga platser, men består av andra komponenter. I cilia och flagella är COM lokaliserad basal till motorstrukturen.

Kromosomförskjutning under celldelning uppnås genom mikrotubuli. Dessa förmedlar den fysiska interaktionen mellan kromosomernas centromerer och KOM.

Genom riktade depolymerisationsreaktioner kommer metafaskromosomer så småningom att röra sig mot polerna för delande celler.

Den mitotiska prometafas

Korrekt mitotisk kromosomal segregering är en som garanterar att varje dottercell får ett komplement av kromosomer som är identiskt med modercellens.

Silvia3, från Wikimedia Commons

Detta betyder att cellen måste separera varje par av duplicerade kromosomer i två separata, individuella kromosomer. Det vill säga det måste separera systerkromatiderna för varje homologt par från hela komplementet med kromosomer i stamcellen.

Öppen mitos

I öppna mitoser är processen för försvinnande av kärnhöljet det kännetecknande för prometafaset. Detta gör att det enda hindret mellan MOC och kromosomernas centromerer försvinner.

Från MOC: erna polymeriseras långa mikrotubulufilament och förlängs mot kromosomerna. När man hittar en centromere upphör polymerisationen och en kromosom kopplad till en COM erhålls.

Vid mitos är kromosomerna dubbla. Därför finns det också två centromerer, men fortfarande förenade i samma struktur. Detta betyder att vi i slutet av mikrotubulärpolymerisationsprocessen kommer att ha två av dem per duplicerad kromosom.

En filament kommer att fästa en centromere till en COM, och en annan till systerkromatiden fäst vid COM mittemot den första.

Stängd mitos

I slutna mitoser är processen nästan identisk med den tidigare, men med en stor skillnad; kärnhöljet försvinner inte. Därför är COM internt och är associerat med det inre kärnhöljet genom kärnlamina.

I halvstängda (eller halvöppna) mitoser försvinner kärnhöljet bara vid de två motsatta punkterna där en mitotisk COM finns utanför kärnan.

Detta innebär att mikrotubulerna i dessa mitoser tränger in i kärnan för att kunna mobilisera kromosomerna i steg efter prometafaset.

Det meiotiska prometafaset

Den meiotiska uppdelningen. Hämtad från es.wikipedia.org

Eftersom meios innebär produktion av fyra 'n' celler från en '2n' cell måste det finnas två uppdelningar av cytoplasma. Låt oss titta på det så här: i slutet av metafas I kommer det att finnas fyra gånger fler kromatider än centromerer synliga under mikroskopet.

Efter den första uppdelningen kommer det att finnas två celler med dubbelt så många kromatider som centromerer. Först i slutet av den andra cytoplasmatiska uppdelningen blir alla centromerer och kromatider individualiserade. Det kommer att finnas lika många centromerer som det finns kromosomer.

Det viktigaste proteinet för dessa komplexa interkromatininteraktioner som ska äga rum vid mitos och meios är kohesin. Men det finns fler komplikationer i meios än i mitos. Det är därför inte förvånande att meiotiskt kohesin skiljer sig från mitotiskt.

Kohesiner tillåter sammanhållning av kromosomer under deras mitotiska och meiotiska kondensationsprocess. Dessutom tillåter och reglerar de interaktioner mellan systerkromatider i båda processerna.

Men i meios främjar de också något som inte händer i mitos: homolog parning, och de därmed sammanhängande synapserna. Dessa proteiner är olika i båda fallen. Vi kan säga att meios utan kohesin som skiljer det inte skulle vara möjligt.

Meios jag

Mekaniskt sett är centromer / COM-interaktionen densamma i all celldelning. I prometafas I av meiose I kommer emellertid cellen inte att separera systerkromatider som i mitos.

Däremot har den meiotiska tetraden fyra kromatider i en uppenbar dubbeluppsättning centromerer. I denna struktur finns det något annat som inte finns i mitos: chiasmata.

Chiasmer, som är fysiska övergångar mellan homologa kromosomer, är det som skiljer centromererna som ska segregeras: de för homologa kromosomer.

I prometafas I bildas sålunda förbindelser mellan homologernas centromerer och COM vid motsatta poler av cellen.

Meiosis II

Detta prometafas II är mer som mitotiskt prometafas än meiotiskt prometafas I. I detta fall kommer COM: erna att "lansera" mikrotubulor vid de duplicerade centromererna av systerkromatider.

Således kommer två celler med individuella kromosomer att produceras, produkten av en kromatid från varje par. Därför kommer celler med det haploida kromosomala komplementet av arten att produceras.

referenser

1. Alberts, B., Johnson, AD, Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of the Cell (6: e upplagan). WW Norton & Company, New York, NY, USA.
2. Goodenough, UW (1984) Genetics. WB Saunders Co. Ltd, Philadelphia, PA, USA.
3. Griffiths, AJF, Wessler, R., Carroll, SB, Doebley, J. (2015). En introduktion till genetisk analys (11: e upplagan). New York: WH Freeman, New York, NY, USA.
4. Ishiguro, K.-I. (2018) Cohesin-komplexet i meios av däggdjur. Genes to Cells, doi: 10.1111 / gtc.12652
5. Manka, SW, Moores, CA (2018) Mikrotubulär struktur av cryo-EM: ögonblicksbilder av dynamisk instabilitet. Uppsatser i biokemi, 62: 737-751.