Informacja

Wykład 27: Cykl komórkowy i podział komórki – biologia

Wykład 27: Cykl komórkowy i podział komórki – biologia


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Wprowadzenie do podziału komórek

Ewolucyjnym celem wszystkich żywych systemów jest reprodukcja. Ponieważ podstawową jednostką życia jest komórka, a wiemy – przynajmniej częściowo dzięki Francesco Reidowi – że życie rodzi nowe życie – oznacza to, że musi istnieć proces tworzenia nowych komórek z komórek rodzicielskich. Wiemy również intuicyjnie, że organizmy wielokomórkowe muszą w jakiś sposób zwiększyć swoją liczbę komórek podczas swojego wzrostu, tworząc kopie istniejących komórek. Proces, w którym jedna komórka tworzy jedną lub więcej nowych komórek, zarówno dla organizmów jedno-, jak i wielokomórkowych, wymaga podziału komórki rodzicielskiej i jest nazywany podział komórek.

Z punktu widzenia ram Design Challenge możemy stwierdzić, że dużym problemem podziału komórki jest wykonanie kopii komórki. Jeśli warunek sukcesu wymaga, aby komórki potomne były żywotne, można zdefiniować szereg podproblemów:

1. Komórka musi replikować swoje DNA, aby co najmniej dwie komórki miały funkcjonalną kopię po zakończeniu podziału komórki – omówiliśmy już ten proces.
2. Komórka musi wykonać wystarczającą ilość kopii pozostałej zawartości komórki, aby komórki potomne były żywotne lub musi znaleźć sposób na zapewnienie żywotności skopiowanego DNA (nawet bez pełnej repliki zawartości komórki).
3. Komórka musi podzielić zawartość zreplikowanych komórek i DNA między co najmniej dwa niezależnie powiązane przedziały.
4. Aby zapewnić sukces, proces musi przebiegać w ewolucyjnie konkurencyjnym czasie i być realizowany z ilością zasobów biochemicznych sprzyjających selekcji ewolucyjnej.

Chociaż nie jest to ścisły wymóg, aby ten proces przebiegał w sposób skoordynowany, Natura wybrała systemy, w których wszystkie etapy procesu przebiegają w wysoce skoordynowany sposób. Pomaga to komórkom spełnić wymaganie numer 4 na powyższej liście. Skoordynowany proces i mechanizmy kontroli są ogólnie określane jako cykl komórkowy. Termin ten może być użyty do opisania procesu koordynowania używanego przez dowolną komórkę, która przechodzi podział komórki. Obserwując Naturę, odkrywamy, że rozwinęła się ona w dwóch głównych trybach reprodukcji: płciowej i bezpłciowej. W każdym z tych trybów reprodukcji znajdujemy kilka głównych trybów podziału komórek, które często występują we wszystkich domenach życia. Rozważamy trzy z tych trybów: rozszczepienie binarne (używane głównie przez bakterie jednokomórkowe i archeony), mitozę (używaną często przez eukarionty w procesach podziału komórek NIE związanych z rozmnażaniem płciowym) i mejozę (proces podziału komórek ściśle powiązany z rozmnażaniem płciowym). ). Omówimy te procesy w kolejnych sekcjach.

Podział komórek u bakterii i archeonów

Bakterie i Archaea

Podobnie jak wszystkie inne formy życia, bakterie i archeony mają jeden kluczowy czynnik ewolucyjny: zrobić z siebie więcej. Zazwyczaj komórki bakteryjne i archeonowe rosną, duplikują wszystkie główne składniki komórkowe, takie jak DNA, rybosomy itp., dystrybuują tę zawartość, a następnie dzielą się na dwie prawie identyczne komórki potomne. Ten proces nazywa się binarne rozczepienie i pokazano w połowie procesu na poniższym rysunku. Chociaż wiadomo, że niektóre gatunki bakterii stosują kilka alternatywnych strategii reprodukcyjnych, w tym tworzenie wielu potomstwa lub pączkowanie – a wszystkie alternatywne mechanizmy nadal spełniają określone powyżej wymagania dotyczące podziału komórki – rozszczepienie binarne jest najczęściej obserwowanym laboratoryjnie mechanizmem podziału komórek bakterii i archeonów. więc ograniczamy naszą dyskusję tylko do tego mechanizmu.

(Na marginesie: Ci, którzy chcą przeczytać więcej o alternatywach dla rozszczepienia binarnego w bakteriach, powinni sprawdzić ten link.)

Rozszczepienie binarne w bakteriach rozpoczyna się replikacją DNA w miejscu początku replikacji przyczepionym do ściany komórkowej, w pobliżu środka komórki. Nowe widełki replikacyjne mogą tworzyć się przed zakończeniem pierwszego podziału komórki; zjawisko to pozwala na niezwykle szybkie tempo reprodukcji.
Źródło: http://biology.kenyon.edu/courses/bi...01/week01.html

Binarne rozczepienie

Proces rozszczepienia binarnego jest najczęściej obserwowanym mechanizmem podziału komórek u bakterii i archeonów (przynajmniej tych badanych w laboratorium). Poniżej znajduje się opis procesu zachodzącego w niektórych bakteriach w kształcie pręcików:
Ponieważ musimy wziąć pod uwagę replikację DNA, jedną z cech strukturalnych mających znaczenie dla replikacji DNA w bakteriach i archeonach jest to, że ich materiał genetyczny nie jest zamknięty w jądrze, ale zamiast tego zajmuje określone miejsce, nukleoid, w komórce. Co więcej, DNA nukleoidu jest powiązany z licznymi białkami, które pomagają w zagęszczaniu DNA w mniejszą, zorganizowaną strukturę. Inną cechą organizacyjną, na którą należy zwrócić uwagę, jest to, że chromosom bakteryjny jest zazwyczaj przymocowany do błony komórkowej w przybliżeniu w środku komórki. Punktem wyjścia replikacji jest początek, znajduje się blisko tej witryny załącznika. Przypomnijmy również, że replikacja DNA jest dwukierunkowa, z widełkami replikacyjnymi odsuwającymi się od początku na obu niciach pętli jednocześnie. Ze względu na strukturalny układ DNA w punkcie środkowym oznacza to, że gdy tworzą się nowe podwójne nici, każdy punkt początkowy odsuwa się od przyczepu do ściany komórkowej w kierunku przeciwległych końców komórki.

Ten proces replikacji DNA zwykle zachodzi w tym samym czasie, co wzrost fizycznych wymiarów komórki. Dlatego, gdy komórka wydłuża się, rosnąca błona pomaga w transporcie chromosomów w kierunku dwóch przeciwnych biegunów komórek. Po usunięciu przez chromosomy punktu środkowego wydłużonej komórki rozpoczyna się rozdział cytoplazmatyczny.

Powstawanie pierścienia składającego się z powtarzających się jednostek białka o nazwie FtsZ (białko cytoszkieletu) kieruje tworzeniem przegrody między dwoma nowymi nukleoidami. Utworzenie pierścienia FtsZ powoduje akumulację innych białek, które współpracują ze sobą, aby rekrutować nowe materiały błony i ściany komórkowej do miejsca. Stopniowo przegroda nosowa powstaje między nukleoidami, rozciągając się od obrzeża w kierunku środka komórki. Kiedy nowe ściany komórkowe są na swoim miejscu, komórki potomne oddzielają się.

Prokariota, w tym bakterie i archeony, mają pojedynczy, kolisty chromosom zlokalizowany w centralnym regionie zwanym nukleoidem.

Możliwa dyskusja

W jaki sposób dołączenie replikującego się chromosomu do błony komórkowej pomaga w podziale dwóch chromosomów po zakończeniu replikacji?

Te obrazy pokazują etapy rozszczepienia binarnego u prokariontów. (źródło: modyfikacja pracy „Mcstrother”/Wikimedia Commons)

Kontrola tych procesów

Nic dziwnego, że proces rozszczepienia binarnego jest ściśle kontrolowany u większości bakterii i archeonów. Nieco zaskakujące jednak, chociaż niektórzy kluczowi gracze molekularni są znani, wiele pozostaje do odkrycia i zrozumienia na temat tego, jak podejmowane są decyzje w celu koordynowania działań.


Obejrzyj wideo: Lekcja 15. Cykl komórkowy (Czerwiec 2022).


Uwagi:

  1. Stosh

    W tym coś jest. Teraz wszystko stało się dla mnie jasne, dziękuję za informację.

  2. Munachiso

    Poinformowano mnie o stronie z ogromną ilością informacji na interesujący Cię temat.

  3. Erbin

    Przepraszam, ale moim zdaniem nie masz racji. Zapewniam. Proponuję omówić. Napisz do mnie na PW.

  4. Marji

    Chciałbym z tobą porozmawiać, mam coś do powiedzenia.

  5. Tracy

    Z pogardą podałbym ręce autorowi, na szczęście jego blog to cud.



Napisać wiadomość