PROMETEFAZA: ÎN MITOZĂ ȘI ÎN MEIOZĂ - BIOLOGIE - 2025

Prometafaza este o etapă a procesului de diviziune celulară, intermediară între profaza și metafază. Se caracterizează prin interacțiunea cromozomilor divizivi cu microtubulii care sunt responsabili de separarea lor. Prometafaza apare atât în ​​mitoză cât și în meioză, dar cu caracteristici diferite.

Scopul clar al întregii diviziuni celulare este de a produce mai multe celule. Pentru a realiza acest lucru, celula trebuie să-și dubleze inițial conținutul de ADN; adică replică-l. În plus, celula trebuie să separe aceste cromozomi într-un mod care să îndeplinească scopul particular al fiecărei diviziuni a citoplasmei.

Prometapaza mitozei. Luat de la wikimedia.org

În mitoză, același număr de cromozomi din celula mamă din celulele fiice. În meioza I, separarea dintre cromozomii omologi. În meioza II, separarea dintre cromatide surori. Adică, la sfârșitul procesului, obțineți cele patru produse meiotice așteptate.

Celula gestionează acest mecanism complicat prin utilizarea de componente specializate, cum ar fi microtubulii. Acestea sunt organizate de centrosom în majoritatea eucariotei. În altele, dimpotrivă, cum ar fi plantele superioare, funcționează un alt tip de centru de organizare al microtubulilor.

microtubuli

Microtubulii sunt polimeri liniari ai proteinei tubuline. Sunt implicați în aproape toate procesele celulare care implică deplasarea unei anumite structuri interne. Ele sunt o parte integrantă a citoscheletului, cilia și flagelul.

În cazul celulelor plantelor, acestea joacă și ele un rol în organizarea structurală internă. În aceste celule, microtubulii formează un fel de tapiserie atașată la interiorul membranei plasmatice.

Această structură, care controlează diviziunile celulelor vegetale, este cunoscută sub numele de organizarea corticală a microtubulilor. În momentul diviziunii mitotice, de exemplu, acestea se prăbușesc într-un inel central care va fi viitorul loc al plăcii centrale, în planul în care celula se va împărți.

Microtubulele sunt compuse din alfa-tubulină și beta-tubulină. Aceste două subunități formează un heterodimer, care este unitatea structurală de bază a filamentelor de tubulină. Polimerizarea dimerilor conduce la formarea a 13 protofilamente într-o organizare laterală care dă naștere unui cilindru gol.

Microtubuli. Luate de pe commons.wikimedia.org

Cilindrii goi ai acestei structuri sunt microtubuli, care prin compoziția proprie prezintă polaritate. Adică, un capăt poate crește adăugând heterodimeri, în timp ce celălalt capăt poate fi scăzut. În ultimul caz, microtubulul, în loc să se prelungească în această direcție, se micșorează.

Microtubulii se nucleează (adică încep să se polimerizeze) și se organizează în centre de organizare a microtubulilor (COM). COM-urile sunt asociate cu centrosomii în timpul diviziunilor în celulele animale.

La plantele superioare, care nu au centrosomi, COM este prezentă în site-uri analoge, dar alcătuită din alte componente. În cilia și flagela, COM-ul este situat bazal la structura motorului.

Deplasarea cromozomilor în timpul diviziunilor celulare se realizează prin microtubuli. Acestea mediază interacțiunea fizică dintre centromerii cromozomilor și COM.

Prin reacții de depolimerizare țintite, cromozomii metafazei se vor deplasa în cele din urmă spre poli ai celulelor divizante.

Prometapaza mitotică

Segregarea cromozomială mitotică corectă este una care garantează că fiecare celulă fiică primește un complement de cromozomi identic cu cel al celulei mamă.

Silvia3, de la Wikimedia Commons

Aceasta înseamnă că celula trebuie să separe fiecare pereche de cromozomi dublati în două cromozomi individuali, separati. Adică, trebuie să separe cromatidele surori ale fiecărei perechi omoloage de întregul complement al cromozomilor celulei stem.

Mitoză deschisă

În mitozele deschise, procesul de dispariție a învelișului nuclear este caracteristica distinctivă a prometafazei. Acest lucru permite să dispară singurul obstacol dintre MOC și centromeresul cromozomilor.

Din MOC, filamentele lungi de microtubuli sunt polimerizate și se prelungesc spre cromozomi. După găsirea unui centromer, polimerizarea încetează și se obține un cromozom legat la un COM.

În mitoză cromozomii sunt dubli. Prin urmare, există, de asemenea, doi centromi, dar încă uniți în aceeași structură. Aceasta înseamnă că la sfârșitul procesului de polimerizare a microtubulilor vom avea două dintre ele per cromozom duplicat.

Un filament va atașa un centromere la o COM și un altul la cromatida soră atașată la COM opus primului.

Mitoză închisă

În mitozele închise, procesul este aproape identic cu cel precedent, dar cu o diferență mare; plicul nuclear nu dispare. Prin urmare, COM este internă și este asociată cu plicul nuclear interior prin lamina nucleară.

În mitozele semi-închise (sau semi-deschise), învelișul nuclear dispare doar în cele două puncte opuse unde există un COM mitotic în afara nucleului.

Aceasta înseamnă că, în aceste mitoze, microtubulii pătrund în nucleu pentru a putea mobiliza cromozomii în pași după prometapaza.

Prometafazele meiotice

Divizia meiotică. Luat de pe es.wikipedia.org

Deoarece meioza implică producerea a patru 'n' celule dintr-o celulă '2n', trebuie să existe două diviziuni ale citoplasmei. Să ne uităm astfel: la sfârșitul metafazei I vor fi de patru ori mai multe cromatide decât centromerele vizibile la microscop.

După prima diviziune, vor exista două celule cu de două ori mai multe cromatide decât centromele. Numai la sfârșitul celei de-a doua diviziuni citoplasmatice toate centromerele și cromatidele vor fi individualizate. Vor fi la fel de mulți centromeri cât există cromozomi.

Proteina cheie pentru aceste interacțiuni complexe care au loc în mitoză și meioză este coeina. Dar există mai multe complicații în meioză decât în ​​mitoză. Prin urmare, nu este surprinzător faptul că coeina meiotică este distinctă de cea mitotică.

Cohesinele permit coeziunea cromozomilor în timpul procesului lor de condensare mitotică și meiotică. În plus, ele permit și reglează interacțiunea dintre cromatide surori în ambele procese.

Dar în meioză promovează, de asemenea, ceva care nu se întâmplă în mitoză: împerecherea omologă și sinapsele în consecință. Aceste proteine ​​sunt diferite în fiecare caz. Am putea spune că meioza fără o coeină care să o distingă, nu ar fi posibilă.

Meioza I

Mecanic vorbind, interacțiunea centromere / COM este aceeași în toată diviziunea celulară. Cu toate acestea, în prometapaza I a meiozei I, celula nu va separa cromatidele surori așa cum se întâmplă în mitoză.

În schimb, tetradul meiotic are patru cromatide într-un aparent dublu set de centromi. În această structură există altceva care nu este prezent în mitoză: chiasmata.

Chiasmele, care sunt joncțiuni fizice între cromozomii omologi, sunt cele care fac distincția între centromerele care trebuie segregate: cele ale cromozomilor omologi.

Astfel, în prometapaza I, conexiunile se formează între centromeri de omologi și COM la poli opus ai celulei.

Meiosis II

Această prometapaza II este mai asemănătoare cu cea a mitometriei decât cu cea a miometicei. În acest caz, COM-urile vor „lansa” microtubuli la centromerele duplicate ale cromatidelor surori.

Astfel, vor fi produse două celule cu cromozomi individuali, produsul unei cromatide din fiecare pereche. Prin urmare, vor fi produse celule cu complement cromozomial haploid al speciei.

Referințe

1. Alberts, B., Johnson, AD, Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of the Cell (ediția a 6-a). WW Norton & Company, New York, NY, SUA.
2. Goodenough, UW (1984) Genetică. WB Saunders Co. Ltd, Philadelphia, PA, SUA.
3. Griffiths, AJF, Wessler, R., Carroll, SB, Doebley, J. (2015). O introducere în analiza genetică (ediția a 11-a). New York: WH Freeman, New York, NY, SUA.
4. Ishiguro, K.-I. (2018) Complexul de coezină în meioza mamiferelor. Genes to Cells, doi: 10.1111 / gtc.12652
5. Manka, SW, Moores, CA (2018) Structura microtubulelor de către cryo-EM: instantanee de instabilitate dinamică. Eseuri în biochimie, 62: 737-751.