Introduktion till celldelning
Celldelning är den process genom vilken en levande cell förökar sig från en cell till två celler. Cellerna före delningen kallas moderceller och de nya celler som bildas efter delningen kallas dotterceller. Generellt omfattar den två steg: kärndelning och cytokinesis. Under mitosen överför modercellerna det genetiska materialet till dottercellerna. I encelliga organismer är celldelning reproduktionen av individer. I flercelliga organismer är celldelningen grunden för individernas tillväxt, utveckling och reproduktion. Man vet inte mycket om delningen av prokaryota celler, och endast några få specifika kunskaper finns om delningen av ett fåtal bakterier. Prokaryota celler har varken ett kärnmembran eller en nukleolus. Endast en cirkulär DNA-molekyl utgör en kärnregion, även kallad pseudokärna, som har en kärnliknande funktion. Kärnmolekylen i kvasikärnan är antingen fäst vid plasmamembranet eller ansluten till plasmamembranet som bildas genom inträngning av plasmamembranet. Plasmamembranet kallas också för mellankroppen. Det replikerade DNA:t kopierades också i två. Senare lämnar de två interstitialerna gradvis på grund av plasmamembranets tillväxt mellan dem, och de två DNA-molekyler som är kopplade till dem har då dragits isär, och varje DNA-slinga är kopplad till en interkropp. Cellmembranet växer i mitten mellan de två DNA-slingorna som dras isär och bildar ett membran som slutligen delar en cell i två celler. Eukaryota celler kan delas in i mitos, meios och amitos beroende på tillståndet för kärndelningen. Mitos är den grundläggande formen av eukaryotisk celldelning. Meios är den process där kromosomerna delas i könsceller.
Processen för olika typer av celldelning och reglering av celldelning
Nedan följer en kort introduktion till den vanligaste metoden för celldelning. Eftersom kromosomerna inte är regelbundet fördelade finns det ett problem att det genetiska materialet inte kan fördelas jämnt. Det är ett onormalt sätt att dela sig. Amitosis är den tidigaste metoden för celldelning. Vid amitosis försvinner inte nukleolus och kärnmembran, inga kromosomer uppstår och ingen spindel bildas i cytoplasman. Naturligtvis ses inte processen för kromosomreproduktion och inte heller fördelningen till dottercellerna. Celler genomgår dock amitos, kromosomerna replikeras också och cellerna förstoras. När kärnans volym fördubblas delar sig cellerna. När det gäller hur det genetiska materialets DNA i kärnan fördelas i dottercellerna behövs ytterligare forskning. Amitosis är det enklaste sättet att dela sig. Tidigare trodde man att amitosis främst fanns i åldrande eller sjuka celler i lägre organismer och högre organismer, men senare visade det sig att det var vanligare i normala vävnader hos djur och växter. Amitosis har observerats i djurens epitelvävnad, lös bindväv, muskelvävnad och levervävnad samt i parenkymet epidermal tillväxtpunkt och endospermceller i växter. Den asexuella delningen är också en vanlig form av delning, och denna typ av reproduktion är vanlig hos encelliga organismer, men för olika encelliga organismer är sättet som kärnan delar sig under reproduktionen olika och kan grupperas i följande sätt: Amitosis, även känd som direkt delning, är ett av de enklaste sätten för celldelning. Hela delningsprocessen genomgår inga förändringar i spindel och kromosom. Denna typ av delning är vanligast vid delning och reproduktion av prokaryoter som bakterier och cyanobakterier. Delningen av prokaryota celler innefattar två aspekter: fördelningen av cellens DNA, vilket gör det möjligt för de delade dottercellerna att få en komplett uppsättning genetiskt material från föräldracellerna, och cytokinesis som delar cellerna i två lika stora delar. De två DNA-molekyler som dupliceras är kopplade till plasmamembranet. När cellerna växer dras de två DNA-molekylerna isär. När cellerna delar sig veckas cellväggen och plasmamembranet och modercellerna delas slutligen i två lika stora dotterceller. Mitosprocessen är mycket mer komplicerad än amitos och är det huvudsakliga sättet för flercellig biologisk celldelning. På den övre delen krymper kärnmembranet inåt i mitten och bildar ett konkavt spår. Cytoplasman i rännan ser ut som en spindelformad struktur som ordnas i samma riktning av mikrotubulerna, reglerar kärnmembranet och kromosomerna, separerar i dotterkärnor och delar sig slutligen i två delar. När ögonmasklägret delar reproduktionen genomgår kärnan mitos. Under delningsprocessen försvinner inte kärnmembranet, och kärnan krymper till två dotterkärnor i mitten av kärnan. Den ursprungliga är flagella, och den andra växer en ny flagell, vilket bildar två ögonmaskar. När amöban växer till en viss storlek genomgår den delning och reproduktion. När den mellersta delen av kärnan drar ihop sig fördelas kromosomen i dotterkärnan, och sedan delas cytoplasman i två, vilket delar upp cellen i två avkommaindivider. Den mest typiska företrädaren för asexuell delning och reproduktion i form av kärnamitos och mitos är paramecium, en protozoisk ciliat av släktet Paramecium. Det finns två typer av kärnor i cellen, nämligen den stora kärnan och den lilla kärnan. Den lilla kärnan är den reproduktiva kärnan och den stora kärnan är näringskärnan. När paramecia förökar sig asexuellt genomgår den lilla kärnan kärnmutos, medan den stora kärnan är filamentlöst delad, och sedan delas paramecia upp i två nya individer från mitten. Mitos, även kallad indirekt delning, är ett av de vanligaste sätten för delning. Mitos är en kontinuerlig delning som i allmänhet delas in i kärndelning och cytokinesis. I mitosprocessen ingår kärnklyvning (lång tid), och kärnklyvning är en kontinuerlig process. För att göra det lättare att berätta delas kärnklyvningen artificiellt in i fyra perioder: före, i mitten, efter och i slutet. Egenskaperna för varje mitosstadium är följande (med växtceller som exempel). Intervall: indelat i G1, S, G2, huvudsakligen för DNA-replikation och relaterad proteinsyntes, kärnmembranen nukleoli försvinner gradvis. Tidigt skede: Kromatinet i kärnan kondenseras till en kromosom, nukleolusens upplösning försvinner helt, kärnmembranet brister och spindeln börjar bildas. Medelskede: Medellång sikt är den period då kromosomerna är ordnade på ekvatorialplattan och spindeln är helt bildad. Senare skede: Det sena stadiet är den period då de två kromatiderna i varje kromosom separeras och förflyttas från ekvatorn till cellens två poler under spindelns dragkraft. Slutstadiet: Perioden då de två subkärnorna bildas och cytoplasmatisk delning sker. Kromosomen sönderdelas, kärnmembranet framträder, den ekvatoriella plattans position bildar en cellplatta, och en ny cellvägg kommer att bildas i framtiden. Spindelgarnet som ackumuleras på den ekvatoriala plattan kallas för en filmbildande kropp. Djurceller är som växtceller, förutom att djurcellerna har en central kropp som avger en stjärnstråle för att bilda en spindel, och växtcellerna avger direkt en spindel från två stadier. I slutet av mitosen är djurcellens cellmembran inåtvänd för att bilda två dotterceller. Växtcellen bildar en cellplatta vid ekvatorialplattan (virtuell fantasi) och delar cellen i två dotterceller. Cytoplasmatisk delning (kort tid): I det sena stadiet av kärnklyvning börjar den cytoplasmatiska delningen när kromosomen närmar sig polen. Flera korta spindlar läggs till det kontinuerliga filamentet mellan de två dotterkärnorna för att bilda ett fatliknande område som är tätt packat med en spindel och som kallas filmformare. Antalet mikrotubuli ökar och det finns vesiklar (inklusive polysackarider) från Golgiapparaten och det endoplasmatiska retikulumet i den filmbildande kroppen, som samlas, smälter samman och släpper ut flerkärniga substanser längs mikrotubuliens riktning för att bilda en cellplatta. Från mitten till periferin, tills den är ansluten till modercellsväggen, blir den det intercellulära skiktet i den primära väggen, och det nya plasmamembranet bildas av vesikelns kapsel. Efter bildandet av den nya cellväggen separeras de två nybildade kärnorna och den cytoplasma som omger dem till två dotterceller. Mitos kan dela varje modercell i två i stort sett identiska dotterceller genom celldelning. Dottercellerna har samma antal, form och storlek. Den genetiska informationen i varje kromatid är i princip densamma som i modercellerna, så att dottercellerna får ungefär samma genetiska information från modercellen. Arterna upprätthåller en relativt stabil karyotyp och genetisk stabilitet. Sexuell fortplantning kräver att amfoteriska könsceller kombineras för att bilda en zygot, som sedan utvecklas till en ny individ. Antalet kromosomer i könsceller är hälften av antalet kromosomer i somatiska celler. Eftersom antalet kromosomer reduceras med hälften när man bildar könsceller, spermier eller äggceller måste de ursprungliga cellerna genomgå meios.
Celldelningens funktion
Förutom cellförökning kan celldelningen också bilda specifika celler. I testiklarna bildas många primordiala könsceller, nämligen spermatogonier, genom mitos. Enligt mitosens egenskaper vet man att antalet kromosomer i spermatogonier är detsamma som antalet kromosomer i somatiska celler. I spermatogoniasfasen utfördes kromosomreplikation. När det manliga djuret är könsmoget börjar en del av spermatogonierna i testiklarna genomgå meios. Efter meiosen bildas spermieceller, och spermiecellerna denatureras för att bilda hanliga könsceller, spermier. Äggcellerna bildas i äggstocken, och processen är i princip densamma som för spermiebildningen, men det finns också skillnader. Äggcellen, som har ett kromosomantal som också är halverat jämfört med äggcellen. Cellerna är stora till formen, sfäriska och kan inte simma, de innehåller många äggulor och är rika på näringsämnen, vilket säkerställer utvecklingen av nya individer efter befruktningen.
Referens
- Le B S, Le B R. Epitelcelldelning – att föröka sig utan att förlora kontakten. Journal of Cell Science. 2014, 127(24):5127-37.
- Heyman J, Cools T, Vandenbussche F, et al. ERF115 Controls Root Quiescent Center Cell Division and Stem Cell Replenishment. Science. 2013, 342(6160):860-863.
- Fukagawa T. Cell Division: A New Role for the Kinetochore in Central Spindle Assembly. Current Biology. 2015, 25(13)R554-R557.
- Coelho M, Tolić I M. Asymmetric damage segregation at cell division via protein aggregate fusion and attachment to organelles. Bioessays. 2015, 37(7):740-747.