Τι είναι η Μίτωση; Φάσεις Μίτωσης, Διαγράμματα, Κυτοκίνηση

Φάση μίτωσης

Έχετε αναρωτηθεί ποτέ τι κοινό έχουν η μαγιά στη ζύμη του ψωμιού και ένας αναπτυσσόμενος βάτραχος; Εκτός από άλλα πράγματα, όλα φέρουν κύτταρα που υφίστανται μίτωση, τη διαδικασία της κυτταρικής διαίρεσης για την παραγωγή περισσότερων γενετικά πανομοιότυπων κυττάρων με τα μητρικά κύτταρα. Γιατί όλα αυτά τα κύτταρα υφίστανται μίτωση; Λοιπόν, τα εντερικά κύτταρα πρέπει να αντικατασταθούν αφού φθαρούν. Τα κύτταρα ζυμομύκητα πρέπει να αναπαράγονται για να διατηρήσουν την αύξηση του πληθυσμού τους και ένας γυρίνος χρειάζεται να παράγει νέα κύτταρα καθώς μεγαλώνει και γίνεται πιο περίπλοκο.

Η μίτωση είναι η διαδικασία κατά την οποία ο πυρήνας ενός ευκαρυωτικού κυττάρου χωρίζεται στα δύο, ακολουθούμενο από τη διάσπαση του γονικού κυττάρου για να σχηματιστούν δύο θυγατρικά κύτταρα. Η έννοια της λέξης «μίτωση» είναι «νήματα», η οποία αναφέρεται στη δομή που μοιάζει με νήματα των χρωμοσωμάτων πριν το κύτταρο προετοιμαστεί για διαίρεση. Οι πρώτοι μικροσκόποι παρατήρησαν για πρώτη φορά αυτή τη δομή. Σημείωσαν επίσης την εμφάνιση ενός εξειδικευμένου δικτύου μικροσωληνίσκων κατά τη διαδικασία της μίτωσης. Αυτά τα σωληνάρια, που ονομάζονται συλλογικά άτρακτοι, εκτείνονται από δομές που ονομάζονται κεντροσώματα.

Ένα κεντρόσωμα βρίσκεται στα απέναντι άκρα ενός κυττάρου. Καθώς οι φάσεις της μίτωσης προχωρούν, οι μικροσωληνίσκοι προσκολλώνται στα χρωμοσώματα, τα οποία έχουν ήδη αντιγράψει το DNA τους και είναι ευθυγραμμισμένα στο κέντρο του κυττάρου. Οι μικροσωληνίσκοι στη συνέχεια βραχύνονται και βαδίζουν προς τα άκρα του κυττάρου. Στη διαδικασία, μεταφέρουν ένα αντίγραφο κάθε χρωμοσώματος σε αντίθετους πόλους του κυττάρου. Αυτή η διαδικασία διασφαλίζει ότι κάθε θυγατρικό κύτταρο περιέχει ένα ακριβές αντίγραφο του DNA του γονικού κυττάρου.

Ποιες είναι οι φάσεις της μίτωσης;

• Πριν ένα κύτταρο εισέλθει στις φάσεις της μίτωσης, υφίσταται μια περίοδο ανάπτυξης που αναφέρεται ως μεσόφαση. Περίπου το 90% του συνολικού χρόνου που αφιερώνει ένα κύτταρο στον κυτταρικό κύκλο δαπανάται στη μεσοφάση. Η ενδιάμεση φάση χωρίζεται περαιτέρω σε φάσεις:
• Φάση G1: είναι η περίοδος πριν από τη σύνθεση του DNA, κατά την οποία η κυτταρική μάζα αυξάνεται για να προετοιμαστεί για κυτταρική διαίρεση. Αναφέρεται ως η πρώτη φάση κενού.

• Σ φάση: Είναι η περίοδος που συντίθεται το DNA. Το S εδώ σημαίνει σύνθεση.
• Η φάση G2 είναι η περίοδος μετά τη σύνθεση του DNA, μετά την οποία ξεκινά η προφάση. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, το κύτταρο συνθέτει πρωτεΐνες και το μέγεθός του συνεχίζει να αυξάνεται. Είναι η δεύτερη φάση του κενού.
• Η μίτωση περιλαμβάνει πέντε μορφολογικά διακριτές φάσεις. Η σειρά φάσης μίτωσης είναι — πρόφαση, προμετάφαση, μετάφαση, ανάφαση και τελόφαση. Κάθε φάση αποτελείται από χαρακτηριστικά βήματα στη διαδικασία ευθυγράμμισης και διαχωρισμού των χρωμοσωμάτων. Μόλις τελειώσει η μίτωση, ολόκληρο το κύτταρο διαιρείται στα δύο με μια διαδικασία που ονομάζεται κυτταροκίνηση.

Πρόφαση

• Η πρόφαση είναι το πρώτο στάδιο της μίτωσης που εμφανίζεται μετά το πέρας του τμήματος G2 της μεσόφασης. Κατά τη διάρκεια της προφάσης, τα χρωμοσώματα του γονικού κυττάρου, που διπλασιάζονται κατά τη φάση S, συμπυκνώνονται και γίνονται πολύ πιο συμπαγή από ό,τι ήταν στη μεσοφάση. Αυτό συμβαίνει επειδή κάθε διπλό χρωμόσωμα περιέχει δύο αδελφές χρωματίδες που έχουν παρόμοια εμφάνιση, ενωμένες σε μια περιοχή που ονομάζεται κεντρομερίδιο. Αυτές οι δομές φαίνονται τώρα σαν σώματα σε σχήμα Χ όταν οραματίζονται στο μικροσκόπιο.
• Η διαδικασία συμπύκνωσης καταλύεται από πολλές πρωτεΐνες που δεσμεύουν το DNA, συμπεριλαμβανομένης της συνεζίνης και της συμπύκνωσης. Η συνεζίνη παράγει δακτυλίους που συγκρατούν τις αδελφές χρωματίδες ενωμένες, ενώ η συμπυκνίνη παράγει δακτυλίους που τυλίγουν τα χρωμοσώματα σε εξαιρετικά συμπαγείς μορφές.
• Η μιτωτική άτρακτος αρχίζει επίσης να αναπτύσσεται κατά τη διάρκεια της πρόφασης. Καθώς τα δύο κεντροσώματα του κυττάρου κινούνται προς αντίθετους πόλους, μικροσωληνίσκοι συγκεντρώνονται σταδιακά μεταξύ τους, σχηματίζοντας ένα δίκτυο που αργότερα απομακρύνει τα διπλά χρωμοσώματα.

Προμεταφάση

• Μόλις τελειώσει η πρόφαση, το κύτταρο εισέρχεται στο δεύτερο στάδιο για μίτωση—προμεταφάση. Κατά τη διάρκεια αυτής της φάσης, η φωσφορυλίωση των πυρηνικών λαμινών από το M-CDK διασπά την πυρηνική μεμβράνη σε πολυάριθμα μικρά κυστίδια. Κατά συνέπεια, οι μικροσωληνίσκοι της ατράκτου έχουν πλέον άμεση πρόσβαση στο γενετικό υλικό του κυττάρου.
• Κάθε μικροσωληνίσκος είναι εξαιρετικά δυναμικός, αναπτύσσεται προς τα έξω από το κεντρόσωμα και πέφτει προς τα πίσω καθώς προσπαθεί να βρει ένα χρωμόσωμα. Τελικά, οι μικροσωληνίσκοι εντοπίζουν τους στόχους τους και προσκολλώνται σε κάθε χρωμόσωμα στην κινετοχώρα του, ένα σύμπλεγμα πρωτεϊνών που βρίσκεται στο κεντρομερίδιο.
• Ο πραγματικός αριθμός των μικροσωληνίσκων που συνδέονται με μια κινετοχώρη διαφέρει μεταξύ των ειδών, αλλά τουλάχιστον ένας μικροσωληνίσκος από κάθε πόλο συνδέεται με την κινετοχώρα κάθε χρωμοσώματος. Στη συνέχεια ακολουθεί μια διελκυστίνδα καθώς τα χρωμοσώματα περνούν πέρα ​​δώθε προς τους δύο πόλους.

Μεταφάση 

• Καθώς η προμετάφαση τελειώνει και αρχίζει η μετάφαση, τα χρωμοσώματα ευθυγραμμίζονται κατά μήκος του ισημερινού των κυττάρων. Κάθε χρωμόσωμα έχει τουλάχιστον δύο μικροσωληνίσκους που εκτείνονται από την κινετοχώρα του και τουλάχιστον έναν μικροσωληνίσκο προσαρτημένο σε κάθε πόλο.
•  Σε αυτό το σημείο, η ένταση στο εσωτερικό του κυττάρου εξισορροπείται και τα χρωμοσώματα δεν περνούν πλέον μπρος-πίσω. Επιπλέον, η άτρακτος έχει πλέον ολοκληρωθεί και είναι ορατές τρεις ομάδες μικροσωληνίσκων της ατράκτου.
• Οι μικροσωληνίσκοι kinetochore συνδέουν τα χρωμοσώματα με τον πόλο της ατράκτου. οι ενδοπολικοί μικροσωληνίσκοι επιμηκύνονται από τον πόλο της ατράκτου και εκτείνονται μέχρι τον ισημερινό έως το άκρο της ατράκτου απέναντι από αυτόν, και οι αστρικοί μικροσωληνίσκοι προεξέχουν από τον πόλο προς την κυτταρική μεμβράνη.

Ανάφαση

• Μετά τη μετάφαση, εμφανίζεται η ανάφαση, κατά την οποία οι αδελφές χρωματίδες κάθε τμήματος του χρωμοσώματος πηγαίνουν στα αντίθετα άκρα του κυττάρου. Η ενζυματική αποικοδόμηση της συνεζίνης - η οποία συνδέεται με τις αδελφές χρωματίδες κατά τη διάρκεια της προφάσης - διευκολύνει αυτόν τον διαχωρισμό. Μετά τον διαχωρισμό, κάθε χρωματίδα σχηματίζει ένα ξεχωριστό χρωμόσωμα.
• Εν τω μεταξύ, οι αλλαγές στο μήκος του μικροσωληνίσκου παρέχουν τον μηχανισμό για την κίνηση των χρωμοσωμάτων. Πιο συγκεκριμένα, κατά τη διάρκεια του πρώτου τμήματος της αναφάσης (μερικές φορές αναφέρεται ως αναφάση Α), οι μικροσωληνίσκοι κινετοχώρης συμπυκνώνονται και τραβούν τα χρωμοσώματα προς τα άκρα της ατράκτου. Στη συνέχεια, κατά τη διάρκεια του επόμενου τμήματος της ανάφασης (μερικές φορές αναφέρεται ως ανάφαση Β), οι αστρικοί μικροσωληνίσκοι που συνδέονται με την κυτταρική μεμβράνη τραβούν τους πόλους και οι διαπολικοί μικροσωληνίσκοι γλιστρούν ο ένας δίπλα στον άλλο, ασκώντας μια πρόσθετη δύναμη έλξης στα χρωμοσώματα. /li>

Telophase

• Κατά τη διάρκεια της τελοφάσης, τα χρωμοσώματα έρχονται στους κυτταρικούς πόλους, η μιτωτική άτρακτος αποσυναρμολογείται και τα κυστίδια που φέρουν τα θραύσματα της μητρικής πυρηνικής μεμβράνης συγκεντρώνονται κοντά στα δύο σετ χρωμοσωμάτων. Έπειτα, τα ελάσματα σε κάθε άκρο του κυττάρου στη συνέχεια φωσφορυλιώνονται από τις φωσφατάσες. Μια νέα πυρηνική μεμβράνη σχηματίζεται γύρω από κάθε ομάδα χρωμοσωμάτων λόγω αυτής της φωσφορυλίωσης.

Κυτταροκίνηση

• Η κυτταροκίνηση είναι η τελική διαδικασία στη σειρά φάσης μίτωσης που διαιρεί το γονικό κύτταρο σε δύο πανομοιότυπα θυγατρικά κύτταρα. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, η κυτταρική μεμβράνη τσιμπιά στον κυτταρικό ισημερινό, δημιουργώντας ένα άνοιγμα που ονομάζεται αυλάκι διάσπασης. Η θέση του αυλακιού βασίζεται στη θέση των αστρικών και διαπολικών μικροσωληνίσκων ενώ βρίσκεται σε ανάφαση.
• Το αυλάκι διάσπασης σχηματίζεται λόγω της δράσης ενός συσταλτικού δακτυλίου από επικαλυπτόμενα νήματα ακτίνης και μυοσίνης. Καθώς τα νημάτια ακτίνης και μυοσίνης μετατοπίζονται το ένα δίπλα στο άλλο, ο συσταλτικός δακτύλιος γίνεται μικρότερος, παρόμοιο με το τράβηγμα ενός κορδονιού περίσφιξης στο επάνω μέρος ενός πορτοφολιού. Όταν ο δακτύλιος προχωρά στο μικρότερο σημείο του, το αυλάκι διάσπασης διχοτομεί το κύτταρο στο κέντρο του, δημιουργώντας δύο ξεχωριστά θυγατρικά κύτταρα ίσου μεγέθους.
• Η διαδικασία της κυτταροκίνησης είναι διαφορετική σε φυτικά και ζωικά κύτταρα. Στα ζώα, η κυτταροκίνηση συμβαίνει με τη συστολή του κυττάρου από μια ζώνη συσταλτικών μικρονημάτων που ονομάζονται ακτίνη και μυοσίνη, οι οποίες είναι οι πρωτεΐνες που είναι υπεύθυνες για τη σύσπαση των μυών και άλλα είδη κυτταρικής κίνησης. Στα κύτταρα του φυτού, η κυτταροκίνηση λαμβάνει χώρα με το σχηματισμό ενός νέου κυτταρικού τοιχώματος μεταξύ δύο θυγατρικών κυττάρων που ονομάζεται κυτταρική πλάκα. Η κυτταρική πλάκα σχηματίζεται από μικρά κυστίδια που προέρχονται από το Golgi που συγχωνεύονται σε ένα επίπεδο κατά μήκος του ισημερινού της ατράκτου της τελοφάσης για να δημιουργήσουν μια δομή σε σχήμα δίσκου.

Σημασία των σταδίων για μίτωση

• Η διαδικασία της μίτωσης είναι ζωτικής σημασίας για την ανάπτυξη και την αντικατάσταση των κατεστραμμένων και φθαρμένων κυττάρων ενός οργανισμού. Σε μονοκύτταρους οργανισμούς όπως η ζύμη, η μίτωση πραγματοποιείται ασεξουαλικά και προσθέτει νέα άτομα σε έναν πληθυσμό. Στον άνθρωπο επίσης, πολλά κύτταρα διαιρούνται μέσω της μίτωσης.

Συμπέρασμα

Επομένως, η μίτωση είναι η διαδικασία της πυρηνικής διαίρεσης, που συμβαίνει ακριβώς πριν από την κυτταρική διαίρεση ή την κυτταροκίνηση. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας της σειράς φάσης μίτωσης, τα χρωμοσώματα του κυττάρου συμπιέζονται και η άτρακτος συγκεντρώνεται. Τα αναδιπλασιασμένα χρωμοσώματα συνδέονται στη συνέχεια με την άτρακτο, ευθυγραμμίζονται στον ισημερινό των κυττάρων και απομακρύνονται καθώς οι μικροσωληνίσκοι της ατράκτου αποσύρονται προς τους αντίθετους πόλους του κυττάρου. Κάθε σύνολο χρωμοσωμάτων περικλείεται στη συνέχεια από μια πυρηνική μεμβράνη και το γονικό κύτταρο διασπάται σε δύο πλήρη θυγατρικά κύτταρα.

Συχνές ερωτήσεις

1. Τι είναι το κεντρομερίδιο;

Ένα κεντρομερίδιο είναι μια δομή σε ένα χρωμόσωμα που συγκρατεί δύο χρωματίδες μαζί. Είναι το σημείο προσάρτησης της κινετοχώρης, μιας δομής στην οποία συνδέονται οι μικροσωληνίσκοι των μιτωτικών ατράκτων.

2. Τι κάνει ένας άξονας;

Η άτρακτος έλκει τις χρωματίδες σε αντίθετους πόλους του κυττάρου κατά τη διάρκεια των διεργασιών κυτταρικής διαίρεσης της μίτωσης και της μείωσης. Μετά τον διαχωρισμό, κάθε χρωματίδιο γίνεται χρωμόσωμα. Επομένως, μετά τη διαίρεση, και τα δύο θυγατρικά κύτταρα έχουν πλήρη σύνολα χρωμοσωμάτων.

3. Τι είναι το έμβρυο;

Ένα έμβρυο είναι ένα στάδιο στην αρχική διαδικασία ανάπτυξης ενός ζώου ενώ βρίσκεται στο ωάριο ή μέσα στη μήτρα του εγκύου. Στον άνθρωπο, ο όρος έμβρυο αναφέρεται σε ένα αγέννητο παιδί μέχρι την έβδομη εβδομάδα μετά τη σύλληψη. Από τις οκτώ εβδομάδες και μετά, το αγέννητο παιδί αναφέρεται ως έμβρυο.