PAGHAHATI NG CELL: MGA URI, PROSESO AT KAHALAGAHAN - BIOLOGY - 2025

Ang cell division ay ang proseso na nagpapahintulot sa lahat ng mga nabubuhay na organismo na lumago at magparami. Sa prokaryotes at eukaryotes, ang resulta ng cell division ay mga babaeng cell na nagtataglay ng parehong genetic na impormasyon bilang orihinal na cell. Nangyayari ito dahil, bago ang paghahati, ang impormasyon na nilalaman sa DNA ay nadoble.

Sa prokaryotes, ang paghati ay nangyayari sa pamamagitan ng binary fission. Ang genome ng karamihan sa mga prokaryote ay isang pabilog na molekula ng DNA. Bagaman ang mga organismo na ito ay walang nucleus, ang DNA ay nasa isang compact form na tinatawag na isang nucleoid, na naiiba sa cytoplasm na pumapalibot dito.

Pinagmulan: Retama

Sa eukaryotes, ang pagkahati ay nangyayari sa pamamagitan ng mitosis at meiosis. Ang eukaryotic genome ay binubuo ng malaking halaga ng DNA na naayos sa loob ng nucleus. Ang samahan na ito ay batay sa packaging ng DNA na may mga protina, na bumubuo ng mga kromosom, na naglalaman ng daan-daang o libu-libong mga gene.

Ang napaka-magkakaibang eukaryote, parehong unicellular at metazoan, ay may mga siklo sa buhay na kahalili sa pagitan ng mitosis at meiosis. Ang mga siklo na ito ay ang mga may: a) gametic meiosis (mga hayop, ilang fungi at algae), b) zygotic meiosis (ilang fungi at protozoa); at c) pagpapalit sa pagitan ng gametic at zygotic meiosis (halaman).

Mga Uri

Ang paghahati ng cell ay maaaring sa pamamagitan ng binary fission, mitosis, o meiosis. Ang bawat isa sa mga proseso na kasangkot sa mga uri ng cell division ay inilarawan sa ibaba.

Binibigyan ng fission

Ang prokaryotic fission, binary fission, ay isang form ng asexual reproduction.

Binary fission ay binubuo ng dibisyon ng cell na nagbibigay ng pagtaas sa dalawang mga anak na babae, na ang bawat isa ay may magkaparehong kopya ng DNA ng orihinal na cell.

Bago ang paghahati ng prokaryotic cell, nagaganap ang pagtitiklop ng DNA, na nagsisimula sa isang tukoy na site sa dobleng stranded na DNA, na tinatawag na pinagmulan ng pagtitiklop. Ang paglipat ng mga enzyme ay lumipat sa parehong direksyon mula sa pinanggalingan, na gumagawa ng isang kopya ng bawat isa sa mga strand ng dobleng-stranded na DNA.

Matapos ang pagtitiklop ng DNA, ang cell ay nagpahaba at ang DNA ay nahiwalay sa loob ng cell. Kaagad, ang isang bagong lamad ng plasma ay nagsisimula na lumago sa gitna ng cell, na bumubuo ng isang septum.

Ang prosesong ito ay pinadali ng FtsZ protina, na kung saan ay evolutionarily lubos na inalagaan sa prokaryotes, kabilang ang Archaea. Sa wakas, naghahati ang cell.

Ang siklo ng cell at mitosis

Ang mga yugto ng isang eukaryotic cell ay dumadaan mula sa pagitan ng dalawang magkakasunod na cell division ay kilala bilang ang cell cycle. Ang tagal ng ikot ng cell ay nag-iiba mula sa ilang minuto hanggang buwan, depende sa uri ng cell.

Ang cell cycle ay nahahati sa dalawang yugto, lalo na ang M phase at ang interface. Dalawang proseso ang nangyayari sa M phase, na tinatawag na mitosis at cytokinesis. Ang Mitosis ay binubuo ng dibisyon ng nukleyar. Ang parehong bilang at mga uri ng mga kromosoma na naroroon sa orihinal na nucleus ay matatagpuan sa nuclei na anak na babae. Ang mga somatic cells ng multicellular organism ay naghahati sa pamamagitan ng mitosis.

Ang Cytokinesis ay binubuo ng dibisyon ng cytoplasm upang mabuo ang mga selula ng anak na babae.

Ang interface ay may tatlong mga phase: 1) G1, ang mga cell ay lumalaki at gumugol ng karamihan sa kanilang oras sa yugtong ito; 2) S, pagdoble ng genome; at 3) G2, pagtitiklop ng mitochondria at iba pang mga organelles, kondensyon ng chromosome, at pagpupulong ng mga microtubule, bukod sa iba pang mga kaganapan.

Mga yugto ng mitosis

Ang Mitosis ay nagsisimula sa pagtatapos ng phase ng G2, at nahahati sa limang yugto: prophase, prometaphase, metaphase, anaphase, at telophase. Lahat sila ay patuloy na nangyayari.

Prophase

Prophase. Leomonaci98, mula sa Wikimedia Commons

Sa yugtong ito ang pagpupulong ng mitotic spindle, o mitotic apparatus, ay ang pangunahing kaganapan. Ang prophase ay nagsisimula sa pag-compaction ng chromatin, na bumubuo ng mga chromosom.

Ang bawat kromosom ay may isang pares na chromatid ng kapatid, na may magkaparehong DNA, na mahigpit na nakagapos sa paligid ng kanilang sentromeres. Ang mga kumplikadong protina na tinatawag na cohesins ay lumahok sa unyon na ito.

Ang bawat sentromere ay nakakabit sa isang kinetochore, na kung saan ay isang kumplikadong protina na nagbubuklod sa mga microtubule. Pinapayagan ng mga microtubule na ito ang bawat kopya ng mga chromosome na ilipat sa mga selula ng anak na babae. Ang mga microtubule ay nagliliwanag mula sa bawat dulo ng cell at bumubuo ng mitotic apparatus.

Sa mga selula ng hayop, bago mag-prophase, nangyayari ang sentrosom na pagdoble, na siyang pangunahing pag-aayos ng sentro para sa mga microtubule at ang lugar kung saan nagtagpo ang magulang at anak. Ang bawat sentrosome ay umaabot sa kabaligtaran na poste ng cell, na nagtatag ng isang tulay ng microtubule sa pagitan ng mga ito na tinatawag na mitotic apparatus.

Sa mga kamakailan-lamang na umuusbong na halaman, hindi katulad ng mga selula ng hayop, walang mga sentrosom at ang pinagmulan ng mga microtubule ay hindi maliwanag. Sa mga photosynthetic cells ng mas matandang ebolusyon na pinagmulan, tulad ng berdeng algae, may mga centrosomes.

Prometaphase

Leomonaci98

Dapat tiyakin ng Mitosis ang paghihiwalay ng mga chromosome at ang pamamahagi ng nuclear sobre ng nuclear pore complex at nucleoli. Depende sa kung ang nukleyar na sobre (EN) ay nawala o hindi, at ang antas ng pagdidilig ng EN, ang mga saklaw ng mitosis mula sa sarado upang ganap na buksan.

Halimbawa, sa S. cerevisae ang mitosis ay sarado, sa A. nidulans ito ay semi-bukas, at sa mga tao ito ay bukas.

Sa saradong mitosis, ang mga polar body ng spindle ay matatagpuan sa loob ng nuclear sobre, na bumubuo sa mga puntos ng nucleation ng nuclear at cytoplasmic microtubule. Ang mga cytoplasmic microtubule ay nakikipag-ugnay sa cell cortex, at sa mga kinetochores ng chromosome.

Sa semi-open na mitosis, dahil ang EN ay bahagyang na-disassembled, ang nukleyar na puwang ay sinalakay ng mga nuklear na microtubule mula sa mga centrosome at sa pamamagitan ng dalawang openings sa EN, na bumubuo ng mga bundle na napapalibutan ng EN.

Sa bukas na mitosis, ang kumpletong pag-disassement ng EN ay nangyayari, ang mitotic apparatus ay nakumpleto, at ang mga chromosome ay nagsisimulang lumipat patungo sa gitna ng cell.

Metaphase

Nakahanay ang mga Chromosom sa ekwador na plato ng cell sa panahon ng mitotic metaphase

Sa metaphase, ang mga chromosome ay pumila sa ekwador ng cell. Ang imaginary plane na patayo sa axis ng spindle, na dumadaan sa panloob na circumference ng cell, ay tinatawag na metaphase plate.

Sa mga cell ng mammalian, ang mitotic apparatus ay isinaayos sa isang gitnang mitotic spindle at isang pares ng mga asters. Ang mitotic spindle ay binubuo ng isang bilateral symmetrical bundle ng microtubule na nahahati sa ekwador ng cell, na bumubuo ng dalawang kabaligtaran na halves. Ang mga Asters ay binubuo ng isang pangkat ng mga microtubule sa bawat poste ng spindle.

Sa mitotic apparatus mayroong tatlong mga pangkat ng microtubule: 1) astral, na bumubuo ng aster, nagsisimula mula sa centrosome at lumiwanag patungo sa cell cortex; 2) ng kinetochore, na naka-attach sa chromosome sa pamamagitan ng kinetochore; at 3) polar, na nakikipag-ugnay sa mga microtubule mula sa kabaligtaran na poste.

Sa lahat ng mga microtubule na inilarawan sa itaas, ang (-) ay nagtatapos sa mukha ng centrosome.

Sa mga cell cells, kung walang sentrosome, ang spindle ay katulad ng sa mga selula ng hayop. Ang suliran ay binubuo ng dalawang halves na may kabaligtaran na polarity. Ang mga dulo (+) ay nasa ekwador na plato.

Anaphase

Pinagmulan: Leomonaci98, mula sa Wikimedia Commons

Ang anaphase ay nahahati sa maaga at huli. Sa maagang anaphase, ang paghihiwalay ng mga chromatids ng kapatid na babae ay nangyayari.

Ang paghihiwalay na ito ay nangyayari dahil ang mga protina na nagpapanatili ng unyon ay nabura at dahil may pag-urong sa mga microtubule ng kinetochore. Kapag ang pares ng mga chromatids ng kapatid na magkahiwalay, sila ay tinatawag na chromosom.

Sa panahon ng poleward shift ng chromosome, ang kinetochore ay gumagalaw kasama ang microtubule ng parehong kinetochore bilang (+) na nagtatapos sa pagkakaisa. Dahil dito, ang paggalaw ng mga chromosome sa panahon ng mitosis ay isang proseso ng pasibo na hindi nangangailangan ng mga protina ng motor.

Sa huli na anaphase, ang isang mas malaking paghihiwalay ng mga pole ay nangyayari. Ang isang protina ng KRP, na nakadikit sa (+) dulo ng polar microtubule, sa rehiyon ng overlap na pareho, ay naglalakbay patungo sa (+) dulo ng isang katabing antiparallel polar microtubule. Kaya, itinutulak ng KRP ang katabing polar microtubule patungo sa dulo ng (-).

Sa mga selula ng halaman, pagkatapos ng paghihiwalay ng mga kromosoma, ang isang puwang na may interdigitated o magkakapatong na mga microtubule ay nananatili sa gitna ng sulud. Ang istraktura na ito ay nagbibigay-daan sa pagsisimula ng cytokinetic apparatus, na tinatawag na fragmoplast.

Telophase

Telophase. Leomonaci98

Sa telophase, iba't ibang mga kaganapan ang nangyayari. Ang mga Chromosome ay umaabot sa mga poste. Naglaho ang kinetochore. Ang polar microtubule ay patuloy na humahaba, naghahanda ng cell para sa cytokinesis. Ang nuclear sobre ay muling nabuo mula sa mga fragment ng envelope ng ina. Muling lumitaw ang nucleolus. Ang mga kromosom ay decondensado.

Cytokinesis

Ang Cytokinesis ay ang yugto ng siklo ng cell kung saan nahahati ang cell. Sa mga selula ng hayop, ang cytosinesis ay nangyayari sa pamamagitan ng isang constriction belt ng actin filament. Ang mga filament na ito ay dumaan sa bawat isa, ang diameter ng strap ay bumababa, at ang isang cleavage groove form sa paligid ng circumference ng cell.

Habang nagpapatuloy ang konstriksyon, ang sulcus ay lumalim at isang intercellular tulay ay nabuo, na naglalaman ng kalagitnaan. Sa gitnang rehiyon ng intercellular tulay ay ang mga bundle ng microtubule, na sakop ng isang electrodense matrix.

Ang pagkasira ng intercellular tulay sa pagitan ng mga cell ng post-mitotic na sister ay nangyayari sa pamamagitan ng kawalan. Mayroong tatlong uri ng abscission: 1) mekanikal na breakdown mekanismo; 2) mekanismo ng pagpuno ng mga panloob na vesicle; 3) constriction ng lamad ng plasma para sa fission.

Sa mga cell cells, ang mga sangkap ng lamad ay nagtitipon sa loob ng mga ito at nabuo ang cell plate. Ang plakong ito ay lumalaki hanggang sa umabot sa ibabaw ng lamad ng plasma, na nag-fusing kasama nito at naghahati sa cell sa dalawa. Pagkatapos ang cellulose ay idineposito sa bagong lamad ng plasma at bumubuo ng bagong cell wall.

Meiosis

Ang Meiosis ay isang uri ng cell division na binabawasan ang bilang ng mga chromosome sa kalahati. Sa gayon, ang isang diploid cell ay nahahati sa apat na mga selula ng haploid na anak na babae. Ang Meiosis ay nangyayari sa mga cell ng mikrobyo at nagdaragdag ng mga gametes.

Ang mga yugto ng meiosis ay binubuo ng dalawang dibisyon ng nucleus at cytoplasm, lalo na ang meiosis I at meiosis II. Sa panahon ng meiosis I, ang mga miyembro ng bawat pares ng homologous chromosome ay magkahiwalay. Sa panahon ng meiosis II, ang magkakahiwalay na chromatids ng kapatid at apat na mga selula ng haploid ay ginawa.

Ang bawat yugto ng mitosis ay nahahati sa prophase, prometaphase, metaphase, anaphase, at telophase.

Meiosis ko

- Prophase I. Ang condomos ng Chromosome at ang spindle ay nagsisimula na mabuo. Dumoble ang DNA. Ang bawat kromosom ay binubuo ng mga chromatids ng kapatid, na naka-attach sa sentromere. Ang homologous chromosome pares sa panahon ng synaps, na nagpapahintulot sa pagtawid, na kung saan ay susi sa paggawa ng iba't ibang mga gamet.

- Metaphase I. Ang pares ng homologous chromosomes line up kasama ang metaphase plate. Ang chiasm ay tumutulong na hawakan ang pares. Ang mga Microtubule ng kinetochore sa bawat poste ay nagbubuklod sa isang sentromere ng isang homologous chromosome.

- Anaphase I. Ang mga microtubule ng kinetochore ay pinaikling at ang mga pares ng homologous ay pinaghiwalay. Ang isang dobleng homolog ay napupunta sa isang poste ng cell, habang ang ibang dobleng homolog ay pumupunta sa kabilang panig ng poste.

- Telophase I. Ang mga hiwalay na homologue ay bumubuo ng isang pangkat sa bawat poste ng cell. Muling nabuo ang nuclear sobre. Nangyayari ang Cytokinesis. Ang mga nagresultang mga cell ay may kalahati ng bilang ng mga kromosom ng orihinal na cell.

Meiosis II

- Prophase II. Ang isang bagong form ng spindle sa bawat cell at mawala ang cell lamad.

- Metaphase II. Nakumpleto ang pagbuo ng spindle. Ang mga Chromosome ay may mga chromatids ng kapatid, sumali sa sentromere, na nakahanay sa kahabaan ng metaphase plate. Ang mga microtubule ng kinetochore na nagsisimula mula sa kabaligtaran ng mga pole ay nagbubuklod sa mga sentromeres.

- Anaphase II. Ang Microtubule ay pinaikling, hatiin ang mga centromeres, hiwalay ang mga chromatids ng kapatid at lumipat patungo sa kabaligtaran na mga poste.

- Telophase II. Ang nuclear sobre ay nabuo sa paligid ng apat na pangkat ng mga kromosom: nabuo ang apat na mga selula ng haploid.

Kahalagahan

Ang ilang mga halimbawa ay naglalarawan ng kahalagahan ng iba't ibang uri ng cell division.

- Mitosis. Ang cell cycle ay may mga hindi maibabalik na mga puntos (pagtitiklop ng DNA, paghihiwalay ng mga chromatids ng kapatid) at mga checkpoints (G1 / S). Ang p53 na protina ay susi sa checkpoint ng G1. Nakita ng protina na ito ang pinsala sa DNA, pinipigilan ang paghahati ng cell, at pinasisigla ang aktibidad ng mga enzyme na nag-aayos ng pinsala.

Sa higit sa 50% ng mga kanser sa tao, ang protina ng p53 ay may mga mutasyon na nagpapawalang-bisa sa kakayahang magbigkis sa mga tiyak na pagkakasunud-sunod ng DNA. Ang mga pagkakaiba-iba sa p53 ay maaaring sanhi ng mga carcinogen, tulad ng benzopyrene sa usok ng sigarilyo.

- Meiosis. Ito ay nauugnay sa sekswal na pagpaparami. Mula sa isang evolutionary point, pinaniniwalaan na ang sekswal na pagpaparami ay lumitaw bilang isang proseso upang maayos ang DNA. Kaya, ang pinsala sa isang kromosom ay maaaring ayusin batay sa impormasyon mula sa homologous chromosome.

Ang estado ng diploid ay pinaniniwalaan na lumilipas sa mga sinaunang organismo, ngunit naging mas nauugnay sa mas malaki ang genome. Sa mga organismo na ito, ang pagpaparami ng sekswal ay may pag-andar ng pandagdag, pag-aayos ng DNA at pagkakaiba-iba ng genetic.

Mga Sanggunian

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., et al. 2007. Molekular na Biology ng Cell. Garland Science, New York.
2. Bernstein, H., Byers, GS, Michod, RE 1981. Ebolusyon ng sekswal na pagpaparami: ang kahalagahan ng pagkumpuni ng DNA, pandagdag, at pagkakaiba-iba. American Naturalist, 117, 537-549.
3. Lodish, H., Berk, A., Zipurski, SL, Matsudaria, P., Baltimore, D., Darnell, J. 2003. Cellular at molekular na biology. Editoryal na Medica Panamericana, Buenos Aires.
4. Raven, PH, Johnson, GB, Losos, JB, Singer, SR 2005 Biology. Mas mataas na Edukasyon, Boston.
5. Solomon, BM, Berg, LR, Martin, DW 2008. Biology. Thomson, USA.