Mitozy i miotyz: Dwa Programy Podziału, Jedna Wspólna Szczególność

Dwa programy podziału, jedna wspólna zestawienie narzędzi

Każda eukaryotyczna komórka, która podzielona jest, używa podstawowego sprzętu taki sam -- chromosomy się zaczerpają, formuje się szkielet mikrotubulowy, chromosomy są przesuwanne do przeciwległych połogów, a komórka pinczy się na dwie -- ale na tym zestawieniu narzędzi opierają się dwa bardzo różne programy w zależności od celu podziału. Mitosis tworzy dwie córkowe komórki genetycznie identyczne z rodzicem, aby umożliwić wzrost i naprawę tkanek. Meiosis tworzy gamety (spermaty i jajka) z połowy liczby chromosomów, co pozwala na przywrócenie pełnej liczby chromosomów podczas impregnowania, a nie podwójenie jej w każdym pokoleniu -- i podczas tego procesu świadomie miesza on materiał genetyczny między dwoma zestawami chromosomów rodziców.

Mitosis: fazę profaz do cytozytogenezy

Mitosis jest konwencjonalnie podzielona na etapy, każdy stanowiący punkt kontrolny w drodze do dwóch identycznych komórek potomnych:

profaza chromosomy skoncentrują się z rozproszonego chromatinu w widoczne pary siostrzacej chromatid; zaczyna się tworzenie szkieletu mitotycznego; zanika membrana nuklearna metaphaza włókna szkieletowe łączą się z kinokotorem każdego chromosomu i ustawiają wszystkie chromosomy wzdłuż równika komórki (plac metaphazowy) anafaza siostrzace chromatidy są rozdzielone na przeciwległe pola, stając się osobne chromosomy telofaza formują się nowe membrany nuklearne wokół każdej grupy chromosomów; chromosomy odwzorowywane Metaphazowe punkt kontrolny jest kluczowym etapem kontroli jakości: komórka nie postępuje dalej do anafazy, dopóki kinokotery każdego chromosomu nie są prawidłowo łączone z włóknami szkieletowymi z obu pól, ponieważ niewłaściwe lub jednostronne łączenie ryzykuje rozcięciem chromosomu na dwa lub utratą jednego. Każda komórka potomna wynikająca jest genetycznie identyczna do macierzystej i do każdej innej -- taka sama liczba chromosomów, takie same alele, oprócz błędu kopiowania.

prophase    chromosomes condense from loose chromatin into visible paired sister
            chromatids; the mitotic spindle begins forming; nuclear envelope breaks down
metaphase   spindle fibers attach to each chromosome's kinetochore and align all
            chromosomes along the cell's equator (the metaphase plate)
anaphase    sister chromatids are pulled apart to opposite poles, becoming
            independent chromosomes
telophase   two new nuclear envelopes re-form around each chromosome set;
            chromosomes decondense
cytokinesis the cytoplasm physically pinches into two separate daughter cells

Meiozy: jedno kopię DNA, dwie segregacje

Meiozy zaczyna się tak samo jak mitozy -- jedna rundy replikacji DNA -- ale następnie wykonuje dwie kolejne segregacje zamiast jednej, co spowalnia liczbę chromosomów (dwubitowych, dwie kopie każdego chromosomu, do jedynek):

meiozy I pary cromosomów homologicznych oddziałują (każdy nadal z dwiema chromatydami siostrzanymi) -> zmniejsza liczbę chromosomów od dwubitowych do jedynek meiozy II chromatydki siostrzane oddziałują, co jest podobne do segregacji typowej mitozy -> każda jedynek cell dzieli się ponownie, chromatydki do przeciwległych pól jedna dwubitowa cell -> meiozy I -> meiozy II -> cztery jedynkowe gamety Zmniejszenie liczebności nastąpi w szczególności podczas meiozy I, gdy pary cromosomów homologicznych (jeden z każdego rodzica) oddziałują od siebie zamiast chromatydki siostrzane oddziałować – to jest krok bez odpowiednika w mitozy i to jest on, który spowalnia liczbę chromosomów. Meiozy II przeprowadza się podobnie do zwykłej segregacji mitotycznej, dzieląc chromatydki siostrzane w każdym z dwóch rezultujących jedynkowych cell.

meiosis I    homologous chromosome PAIRS separate (each still two sister chromatids)
             -> reduces chromosome number from diploid to haploid
meiosis II   sister chromatids separate, essentially a mitosis-like division
             -> each haploid cell divides once more, chromatids to opposite poles

one diploid cell -> meiosis I -> meiosis II -> four haploid gametes

Przecięcie się: miejsce produkcji różnorodności genetycznej

W fazie profaz I chromosomy homologiczne tworzą silne pary (synapsa) i fizycznie wymieniają sekwencje DNA w punktach nazywanych chiasmata -- proces ten nazywa się przecięciem się. To nie jest błąd kopiowania; jest to celowo regulowany krok rekombinacji, który oznacza, że chromosom, który w końcu osiągnie gametę, jest sztuczką z obu chromosomów rodzicowskich, a nie pełnym kopii żadnego z nich. Wspólnie ze spontaniczny i niezależny sposób, w jaki każda para homologiczna orientuje się na spirali mikroskopowej w fazie metaphaz I (asortyment niezależny), pojedynczy organizm może w teorii wytworzyć więcej różnych genotypów gamet niż atomów w widzialnej uniwersum -- przecięcie się i asortyment niezależny są głównymi silnikami zmian genetycznych w gatunku, który podlega płodności.

Dlaczego błędy tutaj są tak ważne

Z powodu faktu, że miotyz fizycznie rozdziela całe chromosomy, niepoprawna separacja pary homologicznej (czyli pary chromatyd siostrzennych) prowadzi do sytuacji, w której jedno z oogonów ma dodatkowy chromosom, a drugie brakuje jednego. Jeśli takie oogoń jest zapłodnione, każda komórka nowego organizmu nosi nieprawidłową liczbę chromosomów; trisjemia 21 (syndrom Downa), spowodowana dodatkową kopią chromosomu 21, jest najlepiej znanej przykładem. Błędy mitotyczne, w przeciwieństwie do nich, są zazwyczaj ograniczone do jednej linii komórkowej już utworzonego organizmu (związane z biologią raka) a nie dotykają całości nowego organizmu od chwili porodzenia.

Często zadawane pytania

Wypróbuj na żywo

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