Cell Division: Olika typer av celldelning som är igenkända när Nucleus delas

Cell Division: Olika typer av celldelning som är igenkända när Nucleus delas!

Celldelning, cellreproduktion eller cellmultiplicering är processen att bilda nya eller dotterceller från de befintliga eller modercellerna.

Rudolof Virchow (1855, 1859) var den första som föreslår att nya celler bildas från uppdelningen av den existerande cellcellcellcell e-cellen (varje cell är härledd från en cell).

En cell delas när den har vuxit till en viss maximal storlek som stör det karyoplasmatiska förhållandet. Celldelning styrs också av mitogener. Mitogen är ett medel som utlöser celldelning. Den gemensamma växtmitogenen är hormoncytokinin.

Det finns flera mitogena substanser som är kända hos människor, t ex lymfokiner, blodplätt-härledd tillväxtfaktor (PDGF) etc. Perioden mellan två successiva uppdelningar kallas genereringstid. Serien av förändringar som involverar tillväxt och delning av en cell kallas cellcykel.

Beroende på hur kärnan delar upp, är fyra olika typer av cellavdelningar igenkända.

Dessa är:

(1) Direkt kärnkvarter eller amitos

(2) Indirekt nukleär division eller Mitos

(3) Reduktionsdelning eller meios och

(4) Fri kärnavdelning.

1. Direkt Nukleär Division eller Amitos:

Det är en enkel metod för celldelning upptäcks av Remak (1841, 1855). I denna delning finns ingen differentiering av kromosomer och spindel. Nukleär kuvert degenererar inte. Kärnan förlänger och constricts i mitten för att bilda två dotterkärnor.

Detta följs av en centripetalkonstriktion av cytoplasman för att bilda två dotterceller. Denna typ av uppdelning ses ofta i sjuka växtdelar och är sällsynt i friska delar. Det finns emellertid i algen, Chara, i svampen, jäst, i endospermens celler och tapetet hos högre växter.

Tre viktiga särdrag i denna uppdelning är (a) det finns ingen rättvis fördelning av kromosomer mellan dotterkärnorna; (b) det finns ingen regelbunden följd av händelser och (c) det finns ingen uppdelning av cytoplasman som åtföljer kärnans uppdelning.

Enligt vissa författare representerar amitotisk delning ett patologiskt tillstånd hos cellen, en syn förstärkt av det faktum att det är vanligt i gamla och sterila kulturer. Enligt andra är det en mekanism som ger ökad kärnvätska och för att förbättra den fysiologiska effektiviteten, en vy som stöds av dess frekvens i cellerna av näringsvävnader, såsom endosperm och tapetum.

2. Indirekt Nukleär Division eller Mitos:

Mitos (Gk. Wifos-tråd eller fibril) är den typ av division där kromosomer replikerar och blir lika fördelade både kvantitativt och kvalitativt i två dotterkärnor, så att dottercellerna kommer att få samma antal och typ av kromosomer som förekommer i föräldercellen. Det kallas därför också ekvationell uppdelning.

Mitos observerades först av Strasburger (1870) i ​​växtceller, Boveri och Flemming (1879) i djurceller. Begreppet mitos myntade av Flemming (1882). Det är den vanligaste metoden för uppdelning som medför tillväxt i multicellulära organismer och ökad population av enhälliga organismer.

Mitos uppträder vid bildandet av somatiska kroppsceller och kallas därför ofta som somatisk celldelning. Städerna för mitotisk celldelning i en växt är meri sterna tikregioner som stamspets, rotspets, intercalary meristem, lateral meristem, blommor, frukter, fröer etc. I djur är mitos i embryonutveckling och vissa begränsade regioner i mogen form som hud och benmärg.

Mitos består av två steg-karyokines och cytokines. Karyokinesis (Gk. Karyon-kärna, kinesis-rörelse): Det kallas också indirekt kärnvapendelning eftersom kärnan passerar genom en komplicerad sekvens av händelser innan de bildar två dotterkärnor. Beroende på slutförandet eller början av en specifik händelse är mitos uppdelad i fyra steg-profasmetafas, anafas och telofas.

1. Prophase (Gk. Pro-första, fas-steg):

Det studeras ofta i tre delsteg-tidigt, mitt och sent. Den tidiga profasen indikeras av utseendet av kromosomerna som tunna trådar inuti kärnan. Ordet mitos är ett uttryck för detta fenomen som blir tydligare när kromosomerna börjar kondensera. Denna kondensation sker genom ett förfarande för vikning av chtomatinfibrerna. Cellen blir gradvis sfäroid, mer retraktil och viskös.

I början av profasen har djurceller två centrosomer eller centriolpar nära varandra. De två börjar skifta mot motsatta sidor. Båda centriolparen utstrålar fina mikro-rörformiga fibriller som kallas astrala strålar. Varje grupp av astrala strålar tillsammans med sitt centriolpar kallas aster. I en aster är de mikro-tubulära astralstrålarna inte kopplade till centrioler utan till pericentriolär satellit.

I tidig profas distribueras kromosomer jämnt inuti kärnan. I mellersta profas blir de perifera. Samtidigt förkortas och förtjockas kromosomerna för att antaga karakteristisk form och storlek.

Varje kromosom verkar bestå av två längsgående trådar som kallas kromatider, även kallade systerskromatider, och är fästa vid varandra med hjälp av centromerer eller kinetochore. Nukleolus eller nukleoler finns bundna till en eller flera kromosomer, men de verkar mindre.

I sen profet (även kallad prometaphase) börjar fina fibrer att dyka upp runt kärnan. Nukleolus eller nukleolerna degenererar fullständigt och kärnämnehöljet bryts upp i små vesiklar. Vid den här tiden kommer de två asterna (centriolpar och deras astrale strålar) att ligga inom området framtida spindelpoler.

Centriolen är emellertid markerad av sin frånvaro i cellerna av högre växter, men spindelbildning och konvergensen av spindlarna till de två polära ändarna är båda iögonfallande.

2. Metafas (Gk. Meta-aher eller andra, ptos-steg):

Strax efter sönderdelning av kärnämne, förekommer en färgfri bipolär fibrös kropp över hela nukleoplasman, kallad spindel, achromatisk spindel eller spindelapparat. Spindelfibrerna sammanfaller mot de två ändarna som kallas poler.

I djurceller bildas polerna av asters. Eftersom det finns två aster kallas spindel av djurcell amfist. Däremot kallas spindeln hos växtceller ansatral som centrioler och asters är frånvarande. Detta indikerar att centrioler och aster inte är oumbärliga för spindelns formning.

Spindelfibrerna invaderar nu det centrala området och deras mikrotubuli sträcker sig mellan polerna. Kromosomerna blir fästa vid några av spindelfibrerna genom sina kinetoforer och oscillera tills de blir radiellt orienterade i ekvatorialplanet och bildar ekvatorialplattan.

De fibrer i spindeln som förbinder till kromosomerna kallas generellt de kromosomala fibrerna (diskontinuerliga fibrer eller traktila fibriller); De som sträcker sig utan avbrott från en pol till den andra är de kontinuerliga fibrerna.

3. Anafas (Gk. Ana-up, fas-steg):

Anafas markeras av kromosomerna som rör sig bort från ekvatorialplattan i två grupper, en av de två kromatiderna av varje original kromosom som går in i varje grupp. Således är fördelningen av kromosomer i två grupper exakt lika både vad gäller kvantitet och kvalitet. Därför beskrivs divisionen som likvärdig.

De två grupperna flyttar till spindelns motsatta poler, som bildar en karakteristisk figur, av två strålande kluster. I kromosomernas polära migration leder centromererna vägen, kromosomsarmarna bakom sig, så att kromosomen verkar vikas. När kromosomerna når polerna, försvinner matrisen och den dubbla naturen hos varje, dvs kromonematen återkommer till synen.

Den exakta mekanismen som ligger bakom kromosomernas rörelser till de motsatta polerna under anafas är inte helt klar. Många tror att det orsakas av en sammandragning av spindelfibrerna, men det finns också uppfattningen att detta kan bero på glidning av mikrofilament.

4. Telofas (Gk telo-end, fas-steg):

Detta stadium är omvänd av profas. Under denna fas minskar den cytoplasmatiska viskositeten. De två kromosomgrupperna som bildas vid slutet av anafas omorganiserar sig själva till kärnor. Kromosomerna förlänger varandra och överlappar varandra för att bilda kromatin.

Nukleolära eller satellitkromosomerna bildar nukleol som kan eller inte smälter. Nukleoplasma samlar i området kromatin. Ett kärnvapenhölje framträder på utsidan och på detta sätt bildas två dotterkärnor vid spindelns poler.

I telofasen försvinna spindelfibrerna kring polerna. I djurceller tas de astrala strålarna också tillbaka. Resten av spindelfibrerna kvarstår under cellplattformen för cytokines, men försvinner där cytokines sker genom klyvning eller förträngning.

Cytokinesis (D-fas):

Cytokinesis (Gk. Kytos-ihålig eller cell, kinesis-rörelse) är uppdelningen av protoplaster av en cell i två dotterceller efter kärnkvarteret eller karyokinesen, så att varje dottercell kommer att ha sin egen kärna. Normalt börjar det mot mellersta anafas och avslutas samtidigt med telofasen. Cytokinesis är olika i djur- och växtceller.

Animal Cytokinesis:

Den centrala ekvatoriala delen av spindeln blir förvandlad till tät fibrös och vesikulär struktur kallad mid-body. Samtidigt samlas mikrofilament i den mellersta delen av cellen under cellmembranet. De inducerar cellmembranet att invaginera. Fönstret fördjupar centripetalt och klyver cellen i två döttrar, vilka alla har en dotterkärna. Metoden är känd som klyvningscytokines.

Växtcytokinesis:

Det sker genom två metoder, klyvning och cellplatta.

1. Spjälkningsmetod:

Det sker vanligen i vissa lägre växter. Cytoplasma genomgår centripetalkonstriktion i mitten för att bilda två dotterprotoplaster, vilka var och en har en enda kärna. I furan mellan de två protoplasterna avsätts pektinhemicellulos och cellulosamikrofibriller för att bilda en dubbelvägg. Väggutveckling är centripetal som cytoplasmatisk klyvning.

2. Cellplatta Metod:

Det är en vanlig metod för cytokinesis i växtceller. I detta fall fortsätter spindeln för en gång känd som fragmoplast. Små vesiklar som produceras av Golgi-apparat samlas vid ekvator av fragmoplast. Membranen hos blåsorna smälter till att bilda två ark som omsluter en matris eller film.

Snart blir filmen stelnad för att bilda cellplatta eller mellersta lamell. Den växer centrifugalt och kommer i kontakt med sidoväggarna i modercellen. Fragmoplasten försvinner nu. Dotterprotoplasten deponerar cellulosa, hemicellulosa och pektin på vardera sidan av cellplattan. De utgör den primära väggen.

Betydelsen av mitos:

Varje cell delar upp för att ge upphov till två dotterceller genom mitos. De två dottercellerna är likartade i alla avseenden. Under mitos den exakta longitudinella uppdelningen av kromosomer in i
kromatider sker och den noggranna fördelningen av kromatiderna till dottercellen säkerställer att dottercellerna kommer att ha samma genetiska konstitution, kvalitativt och kvantitativt som den ursprungliga cellen från vilken de uppstod.

meios:

Meiosi (Gk. Meioum eller meio-to-lessen) är en dubbeldelning som förekommer i en diploid cell (eller kärna) och ger upphov till fyra haploida celler (eller kärnor), vilka var och en har hälften av antalet kromosomer jämfört med modercellen . Begreppet meiosis myntade av Farmer och Moore 1905.

Det är mycket komplicerad process begränsad endast till reproduktiva celler. Meiosi innefattar två divisioner, varav den första delen är reduktiv, medan den andra är pedagogisk. De två divisionerna heter tidigare heterotypa och homotypa; men nu kallas de för första majotiska divisionen och andra meiotiska divisionen.

Förekomst av meios finns en interfas som den som finns i mitos, som består av G _1- fas, S-fas och G _2- fas. Men hos meios är G _2- fasen väldigt kort eller helt frånvarande, så att den meotiska delningen tar över strax efter att DNA-syntesen är klar. Liksom mitos, passerar den också genom fyra faser-profas, metafas, anafas och slutligen telofas av de två divisionerna I och II.

Meiosi I:

Profa I:

Den första meiotiska uppdelningen har en mycket långsträckt profas. Det skiljer sig mycket från en mitotisk profas. En händelse av viss betydelse och distinktion är att kärnan av profet I av meios är en avgörande ökning av kärnvolymen. Det är på grund av hydrering, vilket är sju gånger större än i mitos.

För enkelhets skull är profas I uppdelad i fem delfaser-leptoten, zygoten, pachyten, diploten och diakinesis. En annan delfas kallad preleptonema känns igen ibland före leptonema, där kromosomer inte skiljer sig på grund av deras tunnhet, men sexkromosomer (om de finns) ses ofta som heterochromatiska kroppar.

(i) Leptoten eller Leptonema (Gk. / epfos-slank, tainiaband, nema-tråd):

Nukleosförstoringar och kromosomer framträder i detta skede lika långa trådliknande strukturer som är löst sammanvävda. På dessa trådliknande kromosom-pärlliknande strukturer kallas kromomerer längs hela kromosomens längd.

Kromosomerna replikeras men kromatiderna är inte särskiljbara på grund av närvaron av nukleoproteinkärnan mellan dem. I många djurceller visar kromosomerna ett speciellt arrangemang som kallas Bonqet-scenen. Här konvergerar ändarna av kromosomer mot sidan som har replikerat centrosomer eller centriolpar.

Ett av de två centriolparen börjar flytta till motsatt sida och utveckla astralstrålar från de pericentriolära satelliterna. Frånvaron av sådan polarisation av kromosomändar i växter beror kanske på grund av frånvaro av centrosom. I vissa växter som lilium är emellertid kromosomerna tätt klumpade på ena sidan, inget kromatinmaterial ses i resten av kärnan. Detta fenomen kallas synizesis.

(ii) Zygotene eller Zygonema:

I detta stadium kommer de homologa kromosomerna samman i par och nära approximerade med varandra under hela deras längd. Denna process kallas parning eller synapsis. Synapsis börjar vid en eller flera punkter och sprider sig sedan över hela kromosomens längd.

Beroende på parternas ursprungspunkt är synapsis procentuellt (från centromerer och fortsätter mot ändar), preterminal (från ändar och fortsätter mot centromerer) och mellanliggande (på olika ställen mellan centromerer och ändar).

Det finns två stora teorier som försöker förklara synapsis, precocity teori och retardationsteori.

(i) Enligt precisionsteori som framlades av Darlington (1930) är meios en precokius mitos, varigenom kromosomerna, som ännu inte har duplicerat, måste gå in i profas. Detta är ansvarigt för kromosomparring. Det senaste arbetet har dock visat att DNA-syntesen är fullbordad och kromosom dupliceras under meiotisk interfas. Därför är precocity-teorin inte längre tålbar.

(ii) Fördröjningsteorin har föreslagits av Sax och andra. Det är baserat på en avhandling av retardation av cellulär metabolism under meiotisk profas. Prophas I är en långsträckt fas och denna förlängda tid möjliggör avkolning av reliksspiralerna i föregående interfas och telofas så att kromosomerna är fullständigt uppsamlade. Så, del-by-part-parning av homologer i zygotene förbättras väsentligt.

Stern och Hotta (1969) har visat att premeiotisk S-fas, till skillnad från premitotisk, inte inkluderar fullständig kromosomreplikation. Omkring 0, 3% DNA, som bildar en signifikant komponent, replikerar endast vid ungefär zygoten och antas styra kromosomparring.

Den fysiska grunden för kromosomsyndaps är tillgänglig i form av synaptonemal-komplex (Moses, 1956). Kompletta synaptonemal-komplexen ses vid zygoten i parringsområdet. Vid pachytene är dessa komplex ännu mer iögonfallande. Dessa komplex har hittats i ett antal organismer inklusive Tradescantia, råtta, duva etc.

Struktur av Synaptonemal Complex:

Elektronmikroskopstudier av zygotenkonfiguration av parade homologer visar ett linjärt komplex av tre laterala parallella strängar som separeras av mindre täta områden. Var och en av de två yttersta elementen representerar den axiella komponenten hos en homolog och kallas synaptomerer.

Det centrala elementet eller det synaptiska centrumet varierar i storlek och densitet med art och i vissa fall kan det vara helt frånvarande. Det centrala elementet ska inte ses som en kontinuerlig enhet. Det är närvarande där kromosomerna har genomgått synaps. Ibland framträder kromosomala fibriller, oregelbundna och kinkade, 70-150A ^O tjocka radiellt från axiella element.

Även om komplexet inte får springa hela bivalentens längd, är det axiellt mot bivalent snarare än för den enskilda homologen. Cytokemiska studier har visat att de axiella elementen är rika på DNA, RNA och proteiner, men att de centrala elementen huvudsakligen innehåller RNA, protein och lite DNA.

1970 presenterade kungen en hypotes som kallades "Synaptomere Zygosome Hypothesis" för bildandet av Synaptonemal-komplexet.

Funktion av Synaptonemal Complex:

1. Det finns bevis för att synaptonemal-komplexet har något att göra med att korsa över: till exempel finns det inte synaptonemal-komplex i Drosophila-män där överkorsning inte sker. Det kan hjälpa till med att upprätthålla kromosomer som parrerar tillräckligt länge för att tillåta övergången att förekomma.

2. Synaptonemal-komplexet har tolkats som ett proteinramverk som tillåter korrekt inriktning av de homologa kromosomerna.

En annan klass av viktiga strukturer, som är förknippade med parade pachytenkromosomer, är "rekombinationsknutor", vilka tros vara involverade i meiotisk rekombination. I Drosophila-kvinnor har två typer av rekombinationsknutor, sfäriska (större i storlek) och ellipsoidala (mindre i storlek) rapporterats.

(iii) Pachyten eller Pachynema:

När homologa kromosomer har genomgått parning vid zygoten, kommer cellen in i scenen av pachyten, där kromosomer förkortas och rullas. Kromosomerna uppträder som förtjockade trådliknande strukturer, haploid i antal. Varje tråd har emellertid två homologa kromosomer som noggrant appresseras mot varandra.

Dessa par av homologa kromosomer kallas bivalenter. Varje kromosom i en bivalent vid detta stadium har två kromatider, varigenom en bivalent verkligen består av fyra kromatider och kallas tetrad. Vid detta skede uppstår korsning eller utbyte av segment av kromatider. Nukleolus kvarstår fortfarande.

(iv) Diplot eller Diplonema:

Vid diploten sker ytterligare förtjockning och förkortning av kromosomer. Homologa kromosomer börjar separera från varandra. Separationen börjar vid centromerer och reser sig mot ändarna, en slags separation som kallas terminalisering.

På grund av sådan separation blir dubbell karaktär av en bivalent distinkt och därmed namnet diploten. Homologa kromosomer hålls nu endast ihop vid vissa punkter längs längden. Sådana kontaktpunkter mellan homologa kromosomer är kända som chiasmata och representerar korsningsplatsen. När terminalisering sker, rör sig dessa chiasmata mot ändarna av kromosomer. Antal chiasmata per bivalent är normalt beroende av kromosomens längd. Dessa kan vara terminala eller interstitiella.

(v) Diakinesis:

Den enda skillnaden mellan diploten och diakinesis är det mer kontraherade tillståndet av bivalenter vid diakinesis. Nukleolus kan inte ses på detta stadium. På grund av ytterligare terminalisering och sammandragning framträder bivalenter som avrundade kroppar och jämnt spridda i hela cellen. Kärnkupén sönderfaller också.

Metafas I:

Profasens ände är markerad av kärnämnets försvinnande och spindelfibrernas utseende. Diakinesis-bivalenten kontragerar ytterligare och börjar associeras med utvecklingsspindeln.

Kromosomerna ordnar sig på ekvatorialplattan på grund av den rörelse som kallas kongress, men meiosen jag skiljer sig från mitotisk metafas av de två centromererna av varje bivalent. Centromererna är inte delade och ligger ganska långt ifrån varandra, en ovanför ekvatorialplattan och den andra under den.

Anafas I:

Förflyttningen av kromosomer av en bivalent från ekvatorialplatta till poler utgör anafas I. Medan i mitotiskt anafas är det en ekvationell delning då centromerer delas longitudinellt och två systerkromatider överför till två olika poler, i fall av anafas I av meios är det en reduktions- eller disjunktionell uppdelning som systerkromatider separerar inte men går till samma pol.

De separerade kromosomerna eller univalenterna kallas också dyader. Efter anafas I har varje pol ett haploidtal av kromosomer. Således reduceras kromosomtalet. Den meotiska divisionen kallas också en reduktionsdelning på grund av denna minskning av kromosomtalet.

Telofas I:

De polära grupperna av kromosomer reglerar sig i haploid eller dyadkärnor. Kromosomen förlänger sig. En nukleolus bildas av satellitkromosomen. Det följs av utseende av nukleoplasma och nukleär kuvert. De långsträckta kromosomerna förblir vanligtvis raka och går inte in i interfasen. I vissa fall är telofas helt frånvarande och anafaskromosomerna direkt in i metafasen av den homotypa uppdelningen.

Första meiotiska divisionen, som avslutas vid första telofas, kan följas av cytokines som ger upphov till en dyad. En sådan uppdelning kallas successiv uppdelning. Cytokineser kan emellertid skjutas upp till slutet av andra divisionen, när fyra celler bildas på grund av samtidig uppdelning.

Betydelsen av meios I:

1. Det separerar de homologa kromosomerna och reducerar kromosomnumret till hälften. Detta är viktigt för sexuell reproduktion.

2. Korsning sker under denna division. Det introducerar nya kombinationer av gener eller rekombination som resulterar i variationer.

3. Det finns en slumpmässig fördelning av foster- och moderkromosomer i dotterceller. Det är ett slags oberoende sortiment och producerar variationer.

4. På grund av störningar i disjunction sker kromosomala och genomatiska mutationer.

5. Meiosi Jag inducerar cellerna för att bilda sporer eller gameter.

Meiosis II:

Det är kortare än den typiska mitotiska uppdelningen på grund av förkortningen av profas av denna division. Divisionen upprätthåller antalet kromosomer som produceras vid slutet av reduktionsdelningen. Det kallas därför homotypisk eller ekvationell uppdelning. Även om det liknar mitos är Meiosis II inte mitos eftersom det alltid förekommer i haploida celler.

Metafasen av meiosa II är lätt att skilja från metafasen hos vanlig mitos genom att först notera att kromosomtalet är hälften av det somatiska talet och för det andra att kromatiderna inte är fastsatta längs deras längder, utan endast vid centromererna.

Vid profas II är kromosomer redan dubbla, vilka båda har två systerskromatider med en enda funktionell centromerer. Dessa kromosomer anordnar snart på metafasplatta under metafas II. Centromerer, splittrar sedan och två kromatider, som nu kan kallas kromosomer, skickas till två poler under anafas II.

De fyra grupperna av kromosomer reglerar sig i haploida kärnor under telofas II. Kromosomerna förlänger nu för att bilda kromatin och en nukleolus produceras också. Detta följs av bildandet av nukleoplasma och ett kärnämnehölje. Spindelfibrerna degenererar vanligtvis under telofas II.

Telofas II följs av cytokines.

Betydelsen av meios:

1. Meiosis är den process som säkerställer upprätthållandet av ett konstant antal kromosomer från generation till generation i en art.

2. Övergången och utbyte av segment möjliggör utbyte och rekombination av föräldraegenskaper hos avkomman och det finns möjlighet till ärftlig variation.

Typer av meioser:

Cellerna där meiosier äger rum kallas me-cocyter. I djur är meocyter av två typer, spermatocyter och oocyter. I högre växter differentieras meiocyter till mikrosprocyter och makrosporocyter. Beroende på scenen när meiosis uppträder är den senare av tre typer gametisk, zygotisk och sporisk.

1. Gametisk meios:

Meiosi hos de flesta djur sker under bildandet av gameter (gametogenes). Det kallas gametisk meiosi. När två gameter smälter vid befruktning bildas diploid zygoten. Gametiska meiosier resulterar i en livscykel för diplon.

2. Zygotisk meiös:

I vissa lägre växter äger meiosi plats i zygoten och de resulterande organismerna är haploida. Det kallas zygotisk meiosi. Organer med zygotisk meios har en livscykel i haplont.

3. Sporisk meios:

I växter uppträder vanligtvis meios vid tidpunkten för sporo-genes (formulering av sporer eller mikrosporer och meppor). Det kallas sporisk meios eller mellan meiosi. Sporer producerar en ny gametofytisk fas i livscykeln. Gameter bildas av gametofyter. På grund av närvaron av två distinkta multicellulära faser, diploid och haploid är livscykeln hos växter diplohaplontisk.