Mitosis

Mitosis ist der Prozess, durch den eine eukaryotic Zelle die Chromosomen in seinem Zellkern in zwei identische Sätze in zwei getrennten Kernen trennt. Ihm wird allgemein sofort durch cytokinesis gefolgt, der die Kerne, das Zytoplasma, organelles und die Zellmembran in zwei Zellen teilt, die grob gleiche Anteile dieser Zellbestandteile enthalten. Mitosis und cytokinesis definieren zusammen den mitotic (M) Phase des Zellzyklus — die Abteilung der Mutter-Zelle in zwei Tochter-Zellen, die genetisch zu einander und zu ihrer Elternteilzelle identisch sind. Das ist für etwa 10 % des Zellzyklus verantwortlich.

Mitosis kommt nur in eukaryotic Zellen vor, und der Prozess ändert sich in verschiedenen Arten. Zum Beispiel erleben Tiere einen "offenen" mitosis, wo der Kernumschlag vor den getrennten Chromosomen zusammenbricht, während Fungi wie Aspergillus nidulans und Saccharomyces cerevisiae (Hefe) einen "geschlossenen" mitosis erleben, wo sich Chromosomen innerhalb eines intakten Zellkerns teilen. Zellen von Prokaryotic, die an einem Kern Mangel haben, teilen sich durch die genannte binäre Spaltung eines Prozesses.

Der Prozess von mitosis ist schnell und hoch kompliziert. Die Folge von Ereignissen wird in Stufen entsprechend der Vollziehung einer Menge Tätigkeiten und dem Anfang des folgenden geteilt. Diese Stufen sind Pro-Phase, prometaphase, metaphase, anaphase und telophase. Während mitosis verdichten sich die Paare von chromatids und haften Fasern an, die die Schwester chromatids zu Gegenseiten der Zelle ziehen. Die Zelle teilt sich dann in cytokinesis, um zwei identische Tochter-Zellen zu erzeugen, die noch diploid Zellen sind.

Weil cytokinesis gewöhnlich in Verbindung mit mitosis vorkommt, wird "mitosis" häufig austauschbar mit "mitotic Phase" verwendet. Jedoch gibt es viele Zellen, wo mitosis und cytokinesis getrennt vorkommen, einzelne Zellen mit vielfachen Kernen bildend. Das kommt am meisten namentlich unter den Fungi und Schlamm-Formen vor, aber wird in verschiedenen Gruppen gefunden. Sogar in Tieren kann cytokinesis und mitosis unabhängig, zum Beispiel während bestimmter Stufen der Taufliege embryonische Entwicklung vorkommen. Fehler in mitosis können entweder eine Zelle durch apoptosis töten oder Veränderungen verursachen, die zu bestimmten Typen des Krebses führen können.

Übersicht des Zellzyklus in Bezug auf Mitosis

Das primäre Ergebnis von mitosis ist das Überwechseln des Genoms der Elternteilzelle in zwei Tochter-Zellen. Diese zwei Zellen sind identisch und unterscheiden sich in jedem Fall von der ursprünglichen Elternteilzelle nicht. Das Genom wird aus mehreren Chromosomen — Komplexe der dicht aufgerollten DNA zusammengesetzt, die genetische für die richtige Zellfunktion lebenswichtige Information enthalten. Weil jede resultierende Tochter-Zelle zur Elternteilzelle genetisch identisch sein sollte, muss die Elternteilzelle eine Kopie jedes Chromosoms vorher mitosis machen. Das kommt während der S Phase der Zwischenphase vor, die Periode, die dem mitotic vorangeht, führt den Zellzyklus stufenweise ein, wo die Vorbereitung von mitosis vorkommt.

Jedes Chromosom hat jetzt eine identische Kopie von sich, und zusammen werden die zwei Schwester chromatids genannt. Die Schwester chromatids wird durch ein Spezialgebiet des Chromosoms zusammengehalten: Eine DNA-Folge hat den centromere genannt.

Der "echte" Prozess von mitosis beginnt, wenn sich die Chromosomen verdichten und sichtbar werden. Im grössten Teil von eukaryotes löst sich die Kernmembran, die die DNA vom Zytoplasma trennt, in die Membran vesicles auf. Die nucleolus, die ribosomes in der Zelle auch machen, lösen sich auf. Die Chromosomen richten in einer Linie aus, die die Zelle abmisst. Microtubules — im Wesentlichen Miniaturschnuren — sind aus entgegengesetzten Enden der Zelle ausgeschrägt und werden kürzer, die Schwester chromatids jedes Chromosoms auseinander reißend. Als Angelegenheit für die Tagung wird jede Schwester chromatid jetzt als ein Chromosom betrachtet, so werden sie zu Tochter-Chromosomen umbenannt. Da sich die Zelle verlängert, werden entsprechende Tochter-Chromosomen zu entgegengesetzten Enden gezogen. Eine neue Kernmembran formt sich um die getrennten Tochter-Chromosomen.

Da mitosis vollendet, beginnt die Zelle cytokinesis. In Tierzellen drückt die Zelle nach innen, wo die imaginäre Linie gepflegt hat zu sein (das Gebiet der Zellmembran, die drückt, um sich zu formen, die zwei Tochter-Zellen wird die Spaltungsfurche genannt), die zwei sich entwickelnden Kerne trennend. In Pflanzenzellen werden die Tochter-Zellen eine neue sich teilende Zellwand zwischen einander bauen. Schließlich wird die Elternteilzelle entzwei gespalten, zwei Tochter-Zellen, jeden mit einer Replik des ursprünglichen Genoms verursachend.

Zellen von Prokaryotic erleben einen der genannten binären Spaltung von mitosis ähnlichen Prozess. Jedoch ist der Prozess der binären Spaltung sehr viel vom Prozess von mitosis wegen der Nichtbeteiligung der Kerndynamik verschieden, und fehlen Sie geradliniger Chromosomen.

Phasen des Zellzyklus und mitosis

Zwischenphase

Die mitotic Phase ist eine relativ kurze Periode des Zellzyklus. Es wechselt mit der viel längeren Zwischenphase ab, wo sich die Zelle auf die Zellabteilung gefasst macht. Zwischenphase wird in drei Phasen geteilt: G (die erste Lücke), S (Synthese) und G (die zweite Lücke). Während aller drei Phasen wächst die Zelle durch das Produzieren von Proteinen und cytoplasmic organelles. Jedoch werden Chromosomen nur während der S Phase wiederholt. So wächst eine Zelle (G), setzt fort zu wachsen, weil es seine Chromosomen (S) kopiert, mehr wächst und sich auf mitosis (G) vorbereitet, und schließlich es sich (M) vor dem Wiederstarten des Zyklus teilt. Alle diese führen die Zwischenphase stufenweise ein, werden hauptsächlich über Proteine hoch geregelt. Die Phasen folgen einander in der strengen Ordnung, und es gibt "Kontrollpunkte", die der Zelle die Stichwörter geben, um von einer Phase zu einem anderen auszugehen. Es gibt auch eine vierte Abteilung in der Zwischenphase, wo die Zelle die Auswahl hat, in G einzugehen. Zellen setzen durch diesen Zellzyklus fort, bis sie zu voll gestopft werden; an diesem Punkt werden sie über den Zellzyklus herrschen und in G eingehen. Diese Reaktion wird Kontakt-Hemmung oder von der Dichte abhängige Hemmung genannt. Zusammen nimmt Zwischenphase ungefähr 90 % einer Lebensspanne einer Zelle auf.

Preprophase

In Pflanzenzellen nur wird Pro-Phase durch eine Vorpro-Phase-Bühne vorangegangen. In hoch vacuolated Pflanzenzellen muss der Kern ins Zentrum der Zelle abwandern, bevor mitosis beginnen kann. Das wird durch die Bildung eines phragmosome, eine Querplatte des Zytoplasmas erreicht, das die Zelle entlang dem zukünftigen Flugzeug der Zellabteilung halbiert. Zusätzlich zur phragmosome Bildung wird preprophase durch die Bildung eines Rings von microtubules charakterisiert, und actin Glühfäden (hat preprophase Band genannt) unter der Plasmamembran um das äquatoriale Flugzeug der Zukunft mitotic Spindel. Dieses Band kennzeichnet die Position, wo sich die Zelle schließlich teilen wird.

Die Zellen von höheren Werken (wie die Blütenwerke) haben an centrioles Mangel; statt dessen bilden microtubules eine Spindel auf der Oberfläche des Kerns und werden dann in eine Spindel durch die Chromosomen selbst organisiert, nachdem sich die Kernmembran auflöst. Das preprophase Band verschwindet während der Kernmembranenauflösung und Spindel-Bildung in prometaphase.

Pro-Phase

Normalerweise ist das genetische Material im Kern in genanntem chromatin einer lose gestopften Rolle. Am Anfall der Pro-Phase, chromatin Fasern werden dicht aufgerollt, sich in getrennte Chromosomen verdichtend. Es ist für den Leser entscheidend zu bemerken, dass chromatin ein Komplex ist, der aus beiden Chromosomen und spezifischen Proteinen besteht. Seitdem das genetische Material bereits früher in der S Phase kopiert worden ist, haben die wiederholten Chromosomen zwei Schwester chromatids, gebunden zusammen am centromere durch den cohesin Protein-Komplex. Chromosomen sind an der hohen Vergrößerung durch ein leichtes Mikroskop normalerweise sichtbar.

Auch innerhalb des Kerns verschwindet der nucleolus im Kern von der Ansicht. Das ist beachtenswert, weil die Zelle den nucleolus sofort nicht zu teilen braucht. Es wird sich später bessern, wenn sich der Kern völlig teilt.

In der Nähe vom Kern sind genannter centrosomes von Strukturen, aus einem Paar von centrioles bestehend, und actin, ein Ring von microtubule Bruchstücken, centrioles werden in den meisten eukaryotic Tierzellen gefunden. Der centrosome ist das Koordinieren-Zentrum für den microtubules der Zelle. Eine Zelle erbt einen einzelnen centrosome an der Zellabteilung, die durch die Zelle mit der Hilfe des Kerns wiederholt wird, bevor ein neuer mitosis beginnt, einem Paar von centrosomes gebend. Die zwei centrosomes nucleate microtubules (vom als Zelltaue oder Pole gedacht werden kann), die Spindel durch polymerizing auflösbaren tubulin zu bilden. Molekulare Motorproteine stoßen dann den centrosomes entlang diesen microtubules zu Gegenseiten der Zelle. Obwohl centrioles helfen, microtubule Zusammenbau zu organisieren, sind sie für die Bildung der Spindel nicht notwendig, da sie von Werken fehlen, und centrosomes in mitosis nicht immer verwendet werden.

Prometaphase

Prometaphase wird manchmal als ein Teil des Endes der Pro-Phase und frühen metaphase eingeschlossen, aber wir entscheiden uns dafür, den echten prometaphase in dieser Abteilung zu verwenden.

Während frühen prometaphase löst sich die Kernmembran auf, und microtubules fallen in den Kernraum ein. Das wird offenen mitosis genannt, und er kommt in den meisten Mehrzellorganismen vor. Fungi und ein protists, wie Algen oder trichomonads, erleben eine genannte Schwankung hat mitosis geschlossen, wo sich die Spindel innerhalb des Kerns formt, oder seine microtubules im Stande sind, in eine intakte Kernmembran einzudringen, die intakt bleibt.

In spätem prometaphase bildet jedes Chromosom zwei kinetochores an seinem centromere, einen beigefügten an jedem chromatid. Ein kinetochore ist eine komplizierte Protein-Struktur, die einem Ring für den Microtubule-Haken analog ist; es ist der Punkt, wo sich microtubules dem Chromosom (ungefähr 1-40 in der Zahl, auf durchschnittlichen 20) anschließen. Obwohl die kinetochore Struktur und Funktion nicht völlig verstanden werden, ist es bekannt, dass es eine Form des molekularen Motors enthält. Wenn ein microtubule mit dem kinetochore in Verbindung steht, aktiviert der Motor, mit der Energie von ATP bis "Kraul" die Tube zum Entstehen centrosome. Diese Motortätigkeit, die mit der Polymerisation und depolymerisation von microtubules verbunden ist, stellt die ziehende Kraft zur Verfügung, die notwendig ist, um später die zwei chromatids des Chromosoms zu trennen.

Wenn die Spindel zur genügend Länge wächst, kinetochore beginnen microtubules, nach kinetochores zu suchen, um dem anzuhaften. Mehrere nonkinetochore microtubules finden und wirken mit entsprechendem nonkinetochore microtubules vom Gegenteil centrosome aufeinander, um die mitotic Spindel zu bilden. Prometaphase wird manchmal als ein Teil der Pro-Phase betrachtet.

In der Angelrute-Analogie würde der kinetochore der "Haken" sein, der eine Schwester chromatid oder "Fisch" fängt. Der centrosome handelt als die "Haspel", die in den Spindel-Fasern oder "der Angelleine" zieht. Es ist auch eine der Hauptphasen von mitosis, weil ohne es cytokinesis nicht im Stande sein würde vorzukommen.

Metaphase

Metaphase kommt aus dem griechischen μετα, der "danach" bedeutet. Microtubules finden und haften kinetochores in prometaphase an. Dann fangen die zwei centrosomes an, die Chromosomen durch ihren beigefügten centromeres zu den zwei Enden der Zelle zu ziehen. Infolgedessen kommen die Chromosomen unter der Längsspannung von den zwei Enden der Zelle. Die centromeres der Chromosomen, in einem Sinn, kommen entlang dem metaphase Teller oder äquatorialen Flugzeug, eine imaginäre Linie zusammen, die von den zwei centrosome Polen gleich weit entfernt ist. Diese Linie wird den Spindel-Äquator genannt. Diese gleiche Anordnung ist wegen des Gegengewichtes der ziehenden Mächte, die durch das Entgegensetzen kinetochores erzeugt sind, analog einem Tauziehen zwischen Leuten der gleichen Kraft. In bestimmten Typen von Zellen stellen sich Chromosomen am metaphase Teller nicht auf und gehen stattdessen zwischen den Polen zufällig hin und her, nur grob sich entlang dem midline aufstellend.

Weil richtige Chromosom-Trennung verlangt, dass jeder kinetochore einem Bündel von microtubules beigefügt wird (Spindel-Fasern), wird es gedacht, dass nicht befestigte kinetochores ein Signal erzeugen, Frühfortschritt zu anaphase ohne alle Chromosomen zu verhindern, die ausrichten werden. Das Signal schafft den mitotic Spindel-Kontrollpunkt.

Anaphase

Wenn jeder kinetochore einer Traube von microtubules beigefügt wird und sich die Chromosomen entlang dem metaphase Teller aufgestellt haben, geht die Zelle zu anaphase (vom griechischen ανα weiter, der "," "gegen", "zurück", oder "wieder -" bedeutet).

Zwei Ereignisse kommen dann vor: Erstens werden die Proteine, die Schwester chromatids zusammen binden, zerspaltet. Diese wird Schwester chromatids jetzt getrennte Tochter-Chromosomen, und wird auseinander gerissen, indem sie kinetochore microtubules kürzer wird, und bewegt sich zum jeweiligen centrosomes, dem sie beigefügt werden.

Dann verlängern sich die polaren microtubules, den centrosomes ziehend (und der Satz von Chromosomen, denen sie beigefügt werden) einzeln zu entgegengesetzten Enden der Zelle. Die Kraft, die den centrosomes veranlasst, an die Enden der Zelle heranzugehen, ist noch unbekannt, obwohl es eine Theorie gibt, die darauf hinweist, dass der schnelle Zusammenbau und die Depression von microtubules diese Bewegung verursachen können. Am Ende anaphase der kinecticore microtubules bauen sich alle, und natürlich ab, die Zelle beginnt, sich wie eine MörderT-Zelle in der Handlung zu verlängern.

Telophase

Telophase (vom Griechen  Bedeutung "des Endes") ist eine Umkehrung der Pro-Phase und prometaphase Ereignisse. Es "räumt" nach Effekten von mitosis "auf". An telophase setzen die polaren microtubules fort, sich zu verlängern, die Zelle noch mehr verlängernd. Entsprechende Tochter-Chromosomen haften an entgegengesetzten Enden der Zelle an. Eine neue Kernmembran, mit der Membran vesicles der alten Kernmembran der Elternteilzelle, formt sich um jeden Satz von getrennten Tochter-Chromosomen. (die Membran schließt den centrosome, obwohl nicht ein!) Die nucleoli erscheinen auch wieder. Beide Sätze von Chromosomen, die jetzt durch neue Kerne umgeben sind, beginnen "sich zu entspannen" oder decondense zurück in chromatin. Mitosis ist abgeschlossen, aber Zellabteilung ist noch nicht abgeschlossen.

Cytokinesis

Wie man

häufig irrtümlicherweise denkt, ist Cytokinesis der Endteil von telophase; jedoch ist cytokinesis ein getrennter Prozess, der zur gleichen Zeit als telophase beginnt. Cytokinesis ist technisch nicht sogar eine Phase von mitosis, aber eher ein getrennter Prozess, der notwendig ist, um Zellabteilung zu vollenden. In Tierzellen entwickelt sich eine Spaltungsfurche (Kneifen), das einen zusammenziehbaren Ring enthält, wo der metaphase Teller gepflegt hat, zu sein, von den getrennten Kernen drückend. Sowohl im Tier als auch in den Pflanzenzellen wird Zellabteilung auch durch vesicles gesteuert ist auf den Apparat von Golgi zurückzuführen gewesen, die microtubules zur Mitte der Zelle vorankommen. In Werken verschmelzt diese Struktur in einen Zellteller am Zentrum des phragmoplast und entwickelt sich in eine Zellwand, die zwei Kerne trennend. Der phragmoplast ist eine microtubule für höhere Werke typische Struktur, wohingegen einige grüne Algen einen phycoplast microtubule Reihe während cytokinesis verwenden. Jede Tochter-Zelle hat eine ganze Kopie des Genoms seiner Elternteilzelle. Das Ende von cytokinesis kennzeichnet das Ende der phasigen M.

Bedeutung

Mitosis ist für die Wartung des chromosomalen Satzes wichtig; jede gebildete Zelle erhält Chromosomen, die in der Zusammensetzung ähnlich und in der Zahl den Chromosomen der Elternteilzelle gleich sind.

Folgender ist die Gelegenheiten in den Leben des Organismus, wo mitosis geschieht:

Entwicklung und Wachstum: Die Zahl von Zellen innerhalb eines Organismus nimmt durch mitosis zu. Das ist die Basis der Entwicklung eines Mehrzellkörpers von einer einzelnen Zelle d. h., Zygote und auch die Basis des Wachstums eines Mehrzellkörpers.

Zellersatz: In einigen Teilen des Körpers, z.B der Haut und des Verdauungstrakts, werden Zellen ständig abgelegt und durch neue ersetzt. Neue Zellen werden durch mitosis gebildet und sind auch genaue Kopien der Zellen, die ersetzen werden. Ähnlich haben RBCs kurze Lebensdauer (nur ungefähr 4 Monate), und neue RBCs werden durch mitosis gebildet.

Regeneration: Einige Organismen können ihre Teile von Körpern regenerieren. Die Produktion von neuen Zellen wird durch mitosis erreicht. Zum Beispiel; Seestern regeneriert seinen verlorenen Arm durch mitosis.

Geschlechtslose Fortpflanzung: Einige Organismen erzeugen genetisch ähnliche Nachkommenschaft durch die geschlechtslose Fortpflanzung. Zum Beispiel vermehrt sich der hydra geschlechtslos durch das Knospen. Die Zellen an der Oberfläche von hydra erleben mitosis und bilden eine Masse genannt Knospe. Mitosis macht in den Zellen der Knospe weiter, und es wächst in eine neue Person hinein. Dieselbe Abteilung geschieht während der geschlechtslosen Fortpflanzung oder vegetativen Fortpflanzung in Werken.

Folgen von Fehlern

Obwohl Fehler in mitosis selten sind, kann der Prozess besonders während früher Zellabteilungen in der Zygote schief gehen. Fehler von Mitotic können zum Organismus besonders gefährlich sein, weil die zukünftige Nachkommenschaft von dieser Elternteilzelle dieselbe Unordnung tragen wird.

In der Nichttrennung kann ein Chromosom scheitern, sich während anaphase zu trennen. Eine Tochter-Zelle wird sowohl Schwester-Chromosomen als auch den anderen erhalten wird niemanden erhalten. Das läuft auf die ehemalige Zelle hinaus, die drei Chromosomen hat, die dieselben Gene (zwei Schwestern und ein homologue), eine Bedingung enthalten, die als Down-Syndrom und die letzte Zelle bekannt ist, die nur ein Chromosom (das homologe Chromosom), eine Bedingung hat, bekannt als monosomy. Diese Zellen werden als aneuploid, eine mit Krebs häufig vereinigte Bedingung betrachtet. Gelegentlich, wenn Zellen Nichttrennung erfahren, scheitern sie, Zellabteilung zu vollenden und beide Kerne in einer Zelle zu behalten, binucleated auf Zellen hinauslaufend.

Mitosis ist ein anspruchsvoller Prozess für die Zelle, die dramatische Änderungen in der Ultrastruktur durchgeht, lösen sich seine organelles auf und Reform in einer Sache von Stunden, und Chromosomen werden ständig durch die Untersuchung microtubules angerempelt. Gelegentlich können Chromosomen beschädigt werden. Ein Arm des Chromosoms kann gebrochen werden, und das Bruchstück verloren, Auswischen verursachend. Das Bruchstück kann einem anderen, nichthomologem Chromosom falsch wiederanhaften, Versetzung verursachend. Es kann dem ursprünglichen Chromosom, aber in der Rückorientierung wiederanhaften, Inversion verursachend. Oder es kann falsch als ein getrenntes Chromosom behandelt werden, chromosomale Verdoppelung verursachend. Die Wirkung dieser genetischen Abnormitäten hängt von der spezifischen Natur des Fehlers ab.

Wenn Veränderungen in den Genen vorkommen, die das Timing und die Zahl von mitotic Zellzyklen kontrollieren, können Zellen über Kernerwiderung und Zellabteilung Kontrolle verlieren. Das kann auf anomales Zellwachstum und die Synthese des Übergewebes in einem einzelnen Organ hinauslaufen. Das Übergewebe ist eine krebsbefallene als eine Geschwulst bekannte Zellmasse. Geschwülste, die in ihrer ursprünglichen Position bleiben, werden gütige Geschwülste genannt und können nicht schädlich sein, wenn sie zu übermäßigen Größen nicht wachsen. Geschwülste, die ihre ursprüngliche Position verlassen und in andere Zellen einfallen, dort werden bösartige Geschwülste genannt. Die abwandernden Geschwulst-Zellen können in anderen Teilen des Körpers logieren und neue Geschwülste in einem als Metastase bekannten Prozess bilden.

Endomitosis

Endomitosis ist eine Variante von mitosis ohne Kern- oder Zellabteilung, auf Zellen mit vielen Kopien desselben Chromosoms hinauslaufend, das einen einzelnen Kern besetzt. Dieser Prozess kann auch endoreduplication und die Zellen als endoploid genannt werden. Ein Beispiel einer Zelle, die endomitosis durchgeht, ist der megakaryocyte.

Zeitachse in Bildern

Echte mitotic Zellen können durch das Mikroskop durch die Färbung von ihnen mit Leuchtstoffantikörpern und Färbemitteln vergegenwärtigt werden. Diese leichten Mikrographen werden unten eingeschlossen.

File:ProphaseIF.jpg|Early Pro-Phase: Nonkinetochore microtubules, die als grüne Ufer gezeigt sind, haben eine Matrix um den erniedrigenden Kern im Blau gegründet. Die grünen Knötchen sind der centrosomes.

File:Prometaphase.jpg|Early prometaphase: Die Kernmembran ist sich gerade abgebaut, dem microtubules erlaubend, mit dem kinetochores auf den Chromosomen schnell aufeinander zu wirken, die sich gerade verdichtet haben.

File:Mitosis-fluorescent.jpg|Late metaphase: Die centrosomes haben sich zu den Polen der Zelle bewegt und haben die mitotic Spindel gegründet. Die Chromosomen, im Hellblau, haben sich alle am metaphase Teller, abgesehen von einem versammelt.

File:Anaphase, Wenn jpg|Anaphase: Verlängerung nonkinetochore microtubules stößt die zwei Sätze von Chromosomen weiter einzeln.

</Galerie>

Siehe auch

  • Meiosis
  • Mitogen
  • Cytoskeleton
  • Motorprotein
  • Aneuploidy
  • Chromosomale Unordnung
  • Binäre Spaltung

Zitierte Texte

Weiterführende Literatur

Links


Maure / Metabolismus
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