PROMETAPHASE: TRONG NGUYÊN PHÂN VÀ MEIOSIS - SINH HỌC - 2026

Các prometaphase là một giai đoạn của quá trình phân chia tế bào, trung gian giữa prophase và metaphase. Nó được đặc trưng bởi sự tương tác của các nhiễm sắc thể đang phân chia với các vi ống chịu trách nhiệm phân tách chúng. Prometaphase xảy ra trong cả nguyên phân và meiosis, nhưng với các đặc điểm khác nhau.

Mục tiêu rõ ràng của tất cả quá trình phân chia tế bào là tạo ra nhiều tế bào hơn. Để đạt được điều này, ban đầu tế bào phải nhân đôi nội dung DNA của nó; nghĩa là, nhân rộng nó. Ngoài ra, tế bào phải phân tách các nhiễm sắc thể này theo cách đáp ứng mục đích cụ thể của mỗi lần phân chia tế bào chất.

Tiến trình của quá trình nguyên phân. Lấy từ wikimedia.org

Trong nguyên phân, số lượng nhiễm sắc thể từ tế bào mẹ trong các tế bào con bằng nhau. Trong meiosis I, sự phân li giữa các nhiễm sắc thể tương đồng. Trong meiosis II, sự phân tách giữa các chromatid chị em. Đó là, vào cuối quá trình, thu được bốn sản phẩm meiotic mong đợi.

Tế bào quản lý cơ chế phức tạp này thông qua việc sử dụng các thành phần chuyên biệt như vi ống. Chúng được tổ chức bởi centrosome ở hầu hết các sinh vật nhân chuẩn. Ngược lại, ở những loài khác, chẳng hạn như thực vật bậc cao, một loại trung tâm tổ chức vi ống khác có chức năng.

Vi ống

Các vi ống là các polyme mạch thẳng của tubulin protein. Chúng tham gia vào hầu hết các quá trình tế bào liên quan đến sự dịch chuyển của một số cấu trúc bên trong. Chúng là một phần không thể thiếu của bộ xương bào, lông mao và lông roi.

Trong trường hợp tế bào thực vật, chúng cũng có vai trò trong tổ chức cấu trúc bên trong. Trong các tế bào này, các vi ống tạo thành một loại tấm thảm gắn vào bên trong màng sinh chất.

Cấu trúc này, kiểm soát sự phân chia tế bào thực vật, được gọi là tổ chức vỏ não của các vi ống. Chẳng hạn tại thời điểm phân bào, chúng thu gọn lại thành một vòng trung tâm sẽ là vị trí tương lai của đĩa trung tâm, trong mặt phẳng mà tế bào sẽ phân chia.

Các vi ống được cấu tạo bởi alpha-tubulin và beta-tubulin. Hai tiểu đơn vị này tạo thành một heterodimer, là đơn vị cấu trúc cơ bản của các sợi tubulin. Sự trùng hợp của các chất dimer dẫn đến sự hình thành 13 protofilaments trong một tổ chức bên tạo ra một hình trụ rỗng.

Các vi ống. Lấy từ commons.wikimedia.org

Các hình trụ rỗng của cấu trúc này là các vi ống, do thành phần cấu tạo riêng của chúng thể hiện tính phân cực. Có nghĩa là, một đầu có thể phát triển bằng cách thêm các dị bội, trong khi đầu kia có thể bị trừ đi. Trong trường hợp thứ hai, vi ống, thay vì dài ra theo hướng đó, lại co lại.

Các vi ống tạo nhân (tức là bắt đầu trùng hợp) và tổ chức thành các trung tâm tổ chức vi ống (COM). COM liên kết với trung thể trong quá trình phân chia trong tế bào động vật.

Ở thực vật bậc cao, không có trung thể, COM có ở các vị trí tương tự, nhưng được hình thành bởi các thành phần khác. Ở lông mao và lông roi, COM nằm cơ bản của cấu trúc vận động.

Sự dịch chuyển nhiễm sắc thể trong quá trình phân chia tế bào được thực hiện thông qua các vi ống. Chúng làm trung gian cho sự tương tác vật lý giữa tâm động của nhiễm sắc thể và các COM.

Bằng các phản ứng khử trùng có mục tiêu, các nhiễm sắc thể chuyển dạng cuối cùng sẽ di chuyển về các cực của tế bào đang phân chia.

Các prometaphase phân bào

Sự phân li các nhiễm sắc thể nguyên phân đúng là đảm bảo rằng mỗi tế bào con nhận được một phần bổ sung của các nhiễm sắc thể giống hệt như của tế bào mẹ.

Silvia3, từ Wikimedia Commons

Điều này có nghĩa là tế bào phải tách từng cặp nhiễm sắc thể đã nhân đôi thành hai nhiễm sắc thể riêng lẻ. Nghĩa là, nó phải tách các crômatit chị em của mỗi cặp tương đồng ra khỏi toàn bộ phần bổ sung của nhiễm sắc thể của tế bào gốc.

Nguyên phân mở

Trong các nguyên phân mở, quá trình biến mất của vỏ nhân là đặc điểm phân biệt của prometaphase. Điều này cho phép vật cản duy nhất giữa MOC và tâm động của nhiễm sắc thể biến mất.

Từ MOCs, các sợi vi ống dài được trùng hợp và kéo dài về phía nhiễm sắc thể. Khi tìm thấy tâm động, quá trình trùng hợp chấm dứt và một nhiễm sắc thể liên kết với COM được thu được.

Trong nguyên phân các nhiễm sắc thể đều kép. Do đó, cũng có hai tâm động, nhưng vẫn thống nhất trong cùng một cấu trúc. Điều này có nghĩa là khi kết thúc quá trình trùng hợp vi ống, chúng ta sẽ có hai trong số chúng trên mỗi nhiễm sắc thể được nhân đôi.

Một sợi sẽ gắn tâm động vào một COM, và một sợi khác với sắc độ chị em được gắn với COM đối diện với sợi đầu tiên.

Nguyên phân kín

Trong găng tay kín, quá trình này gần như giống với quá trình trước đó, nhưng có sự khác biệt lớn; vỏ nhân không biến mất. Do đó, COM là bên trong và được liên kết với vỏ bên trong hạt nhân thông qua lớp nhân.

Trong nguyên phân nửa kín (hoặc nửa mở), vỏ nhân chỉ biến mất ở hai điểm đối diện nơi mà một COM phân bào tồn tại bên ngoài nhân.

Điều này có nghĩa là trong các nguyên phân này, các vi ống thâm nhập vào nhân để có thể huy động các nhiễm sắc thể trong các bước sau prometaphase.

Prometaphase meiotic

Sự phân chia meiotic. Lấy từ es.wikipedia.org

Vì meiosis liên quan đến việc sản xuất bốn tế bào 'n' từ một tế bào '2n', phải có hai lần phân chia tế bào chất. Hãy xem nó như thế này: vào cuối phép siêu hình, tôi sẽ có nhiều chromatid gấp bốn lần so với tâm động có thể nhìn thấy dưới kính hiển vi.

Sau lần phân chia thứ nhất, sẽ có hai ô có số crômatit nhiều gấp đôi tâm động. Chỉ khi kết thúc lần phân chia tế bào chất thứ hai, tất cả các tâm động và crômatit mới trở nên cá thể hóa. Sẽ có càng nhiều tâm động càng có nhiều nhiễm sắc thể.

Protein quan trọng cho các tương tác giữa các chất nhiễm sắc phức tạp này diễn ra trong nguyên phân và meiosis là chất gắn kết. Nhưng có nhiều biến chứng trong nguyên phân hơn là nguyên phân. Do đó, không có gì đáng ngạc nhiên khi meiotic dính kết khác với nguyên phân.

Cohesins cho phép sự gắn kết của các nhiễm sắc thể trong quá trình phân bào và ngưng tụ meiotic. Ngoài ra, chúng cho phép và điều chỉnh sự tương tác giữa các chromatid chị em trong cả hai quá trình.

Nhưng trong nguyên phân, chúng cũng thúc đẩy một điều gì đó không xảy ra trong nguyên phân: giao phối tương đồng và các khớp thần kinh do đó. Các protein này khác nhau trong từng trường hợp. Chúng ta có thể nói rằng meiosis mà không có chất gắn kết phân biệt nó, sẽ không thể thực hiện được.

Meiosis I

Về mặt cơ học, tương tác tâm động / COM giống nhau trong tất cả các lần phân chia tế bào. Tuy nhiên, trong giai đoạn prometaphase I của meiosis I, tế bào sẽ không phân tách các chromatid chị em như trong quá trình nguyên phân.

Ngược lại, tetrad meiotic có bốn chromatid trong một tập hợp tâm động kép rõ ràng. Trong cấu trúc này có một thứ khác không có trong nguyên phân: chiasmata.

Các khe, là điểm nối vật lý giữa các nhiễm sắc thể tương đồng, là thứ phân biệt tâm động được phân tách: tâm động của các nhiễm sắc thể tương đồng.

Do đó, trong prometaphase I, các kết nối được hình thành giữa tâm động của các chất tương đồng và COM ở các cực đối diện của tế bào.

Meiosis II

Prometaphase II này giống như prometaphase phân bào hơn là meiotic prometaphase I. Trong trường hợp này, các COM sẽ “khởi động” các vi ống tại các tâm động nhân đôi của các chromatid chị em.

Do đó, hai tế bào với các nhiễm sắc thể riêng biệt sẽ được tạo ra, sản phẩm của một nhiễm sắc thể từ mỗi cặp. Do đó sẽ tạo ra các tế bào có bộ NST đơn bội của loài.

Người giới thiệu

1. Alberts, B., Johnson, AD, Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Sinh học phân tử của tế bào (Phiên bản thứ 6). WW Norton & Company, New York, NY, Hoa Kỳ.
2. Goodenough, UW (1984) Di truyền học. WB Saunders Co. Ltd, Philadelphia, PA, Hoa Kỳ.
3. Griffiths, AJF, Wessler, R., Carroll, SB, Doebley, J. (2015). Giới thiệu về Phân tích Di truyền (xuất bản lần thứ 11). New York: WH Freeman, New York, NY, Hoa Kỳ.
4. Ishiguro, K.-I. (2018) Phức hợp chất kết dính trong bệnh meiosis ở động vật có vú. Genes to Cells, doi: 10.1111 / gtc.12652
5. Manka, SW, Moores, CA (2018) Cấu trúc vi ống bằng cryo-EM: ảnh chụp nhanh về sự mất ổn định động. Các bài luận về Hóa sinh, 62: 737-751.