Mitoz w pięciu fazach: jak jedna komórka staje się dwiema

Jedna komórka, wiernie, na dwie

Mitózy to proces, w którym eukaryotyczna komora podwójnia całą swoje genom i potem dzieli się tak, aby każda z dwóch wynikających komórek pierwotnej otrzymała pełny, identyczny zestaw każdego chromosomu. Jeśli wszystko przebiega poprawnie, powstają dwie zdrowe komórki; jeśli nie, wynikająca komora może mieć za dużo lub za mało chromosomów — aneupolioda, cechą charakterystyczną wielu raka i stanów takich jak sindrom Downa, gdy błędy występują w związanym procesie meiosis. Biolodzy konwencjonalnie dzielą ten proces na pięć nazwanych, ciągłych faz, każda zdefiniowana przez wyraźny, widoczny zdarzenie.

Fazy profasja: chromosomy kompensują się

Zanim zaczyna się mitóz, podczas faz S interfazowej już skopiowała się DNA, więc każda chromosoma teraz istnieje w postaci dwóch identycznych chromatyd siostrzenic połączonej w centromerze. W fazie profasja chromatin rozpuszczony ten skupia się i kompensuje się do zaciskanych, widocznych form chromosomów rozpoznawalnych pod mikroskopem. Początkowo zaawansowana membrana nuklearna zaczyna się rozpadwać, a dwie centrozy — centrum organizujące mikrotubuły komórki — zaczynają migrować w kierunku przeciwległych polek komórki, jednocześnie nukleatując szkielet mitoticzny.

Prometafaza i metafaza: zatrzymanie i aligacja

Po pełnym rozpadnięciu nukleary w prometafazie, mikrotubuly szpindla wejdą do przeszkladanej przestrzeni nuklearnej i przywiążą się do każdego cromosomu na strukturze proteinowej zwanej kinetorę, skonstruowanej na centromerze. Poprawne przywiązanie oznacza, że każda bratanica cromosomu jest zatrzymana przez mikrotubuly pochodzące z przeciwległych polek szpindla — konfiguracja nazywana zatrzymaniem amphitelicznym. Cyfra nie kontynuuje się, dopóki każdy cromosom nie zostanie zatrzymany w ten sposób i przyprowadzony do płaszcza metafazowego, równoległego do środka cyfry; ta aligacja jest aktywnie nadzorowana przez punkt kontrolny szpindla, który zatrzymuje cykl, jeśli nawet jedna kinetore pozostaje nieprzywiązana lub niepoprawnie przywiązana.

spindle assembly checkpoint, simplified:
  for each chromosome:
      if kinetochore not correctly attached to both poles:
          block anaphase onset (delay cell cycle)
  once all chromosomes report correct attachment -> release the brake -> anaphase begins

Anafaz: naj szybszy i naj bardziej nieodwracalny krok

Anafaz zaczyna się w chwili spełnienia punktu kontrolnego, wyzwalanego przez zespół enzymów (APC/C), który etykietuje proteini przeklejające siostrzane chromatydki (kohezyjniki) do zniszczenia. Po tym, jak kohezyjniki są rozcięte, dwie siostrzane chromatydy każdego chromosomu oddzielają się jednocześnie i są przyciągane w kierunku przeciwległych pól szkieletowych przez mikrotubuly kinetokorowe stwardniające, podczas gdy same pola szkieletowe oddalają się od siebie dzięki mikrotubulom składającym się na siebie — zorganizowana, prawie nieodwracalna operacja, która trwa tylko kilka minut.

Telofaza i cytozytogeneza: dwie komórki wyrastają

W telofazie dwa oddzielone zestawy chromosomów dotyka się na antymery, rozdejmują się znowu do lizety chromatyd i powstaje nowa membrana nuklearna wokół każdego zestawu, tworząc dwie nukleary wewnątrz nadal jednej komórki. Fizyczne podział na dwa oddzielne komórki — cytozytogeneza — zazwyczaj zaczyna się już podczas anafazy w komórkach zwierzęcych, poprzez pękatą okręgłą pierścieniową z aktynu i myosynu, która skręca membranę komórkową wzdłuż równika jak sznurkawkę, kończąc na rozdzieleniu dwóch córek komórkowych.

Co symulacja pokazuje

Ta symulacja prezentuje pięć faz w sekwencji — zaczątek kondensacji chromosomów, formację szkieletu żuchwowego i zatrzymanie kinetokor, aligacje metafazy, oddzielenie siostrzanych chromatyd i końcowy pinch cytozytocyzyzy — dlatego mechanizmy niesichtablej segregacji chromosomów oraz ścisłe punkty kontrolne zapobiegające propagowaniu błędów są widoczne jako ciągły ruch zamiast pięciu statycznych diagramów podręcznika szkolnego.

Często zadawane pytania

Wypróbuj na żywo

Wszystko powyżej działa bezpośrednio w Twojej przeglądarce — otwórz Mitosis 3D i zmieniaj parametry podczas działania. Nic nie jest instalowane ani przesyłane na serwer, cały model działa w jednej karcie.