Temat : Fazy Mitozy

Explanation of the phases of mitosis.

Najogólniej rzecz biorąc, gdy ktoś mówi o

mitozie, ma na myśli komórkę, komórkę diploidalną.

Oznacza to, że komórka diploidalna posiada pełen skład

chromosomów, a więc posiada 2N chromosomów.

Czyli jest to jądro komórkowe.

To jest cała komórka.

Większość ludzi mówi, spójrz, komórka sama

dzieli się na dwie komórki diploidalne, więc zmienia się w dwie

komórki, z których każda posiada pełen skład chromosomów, 2N

chromosomów.

A więc jeśli ktoś mówi, że w komórce zachodzi mitoza, ma

właśnie to na myśli.

Jednak chciałbym delikatnie wyjaśnić, że formalnie,

mitoza odnosi się tylko do procesu replikacji

materiału genetycznego i jądra komórkowego.

Więc dla przykładu, gdybym miał to narysować -- niech to będzie

komórka -- i posiada ona dwa jądra komórkowe, każde z

diploidalną liczbą chromosomów, to komórka

przeprowadza mitozę.

Nie przeprowadza cytokinezy, o której będziemy

mówić za chwilę, lecz jest to proces gdy

rzeczywiście cytoplazma z komórki rozdzieli się na

dwie inne komórki.

Wyjaśniając, cytoplazma jest wypełnieniem

na zewnątrz jądra komórkowego.

Będę mówić o tym za chwilkę, ale jest to znane z

codziennego użytku, to normalne w przypadku gdy ludzie

mówią o mitozie.

Lecz jeśli Twój nauczyciel lubi pytać o

szczegóły, to jest to właśnie to czym jest mitoza.

Jest to podział jądra komórkowego, albo powielenie

jądra komórkowego na dwa oddzielne jądra komórkowe.

Zwykle towarzyszy temu cytokineza podczas której

cytoplazma komórek rzeczywiście się rozdziela.

A teraz przejdźmy do mechanizmu mitozy.

Tak więc pierwszym bardzo ważnym krokiem dla mitozy

faktycznie przebiegający na zewnątrz mitozy gdy komórka

żyje jest w procesie interfazy.

Interfaza tak naprawdę nie jest fazą mitozy.

Jest to właściwie proces ciągły podczas życia komórki.

Powiedzmy, że mamy nową komórkę.

Narysuję ją na zielono.

Oto nowa komórka.

Niech to będzie jej jądro komórkowe.

Ma 2N chromosomów, no i zaczyna rosnąć.

Pobiera składniki z zewnątrz i buduje

proteiny i inne związki chemiczne wzrastając troszkę.

Oczywiście cały czas ma pełen skład chromosomów.

No i w końcu w pewnym momencie tego cyklu,

oznakuję je, więc to jest faza interfazy, to

może nawet być nieujęte w programie niektórych klas biologicznych, lecz

dajmy jej etykietkę.

Nazywają tą fazę G1, w której tak naprawdę

komórka rośnie.

Rośnie, gromadzi materiały i

rozbudowuje siebie, aż w końcu replikuje swoje

chromosomy.

Cały czas mamy diploidalną liczbę chromosomów.

Przybliżę to.

Narysujmy.

Nazywa się to fazą S interfazy, więc oznaczmy literą S.

Faza S jest wtedy, gdy replikują się

chromosomy.

Jeszcze raz, nie jesteśmy jeszcze w mitozie.

Więc S, replikuje wasze chromosomy.

Jeśli miałbym przybliżyć jądro komórkowe w fazie S,

gdybym miał rozpoczynać od nowa -- zacznijmy od organizmu

który ma dwa chromosomy.

Na początku fazy S,

narysuję wam coś podobnego do chromosomów aby wyjaśnić, że

są w fazie powielania.

Powiedzmy, że ma chromosom tutaj i

powiedzmy, że ma chromosom tutaj.

W trakcie fazy S, te chromosomy ulegają powieleniu.

Narysuję jeszcze jądro komórkowe tutaj.

Skupiłem się tylko na tej części, gdzie N wynosi 1,

oraz gdzie nasz pełen skład diploidalnej komórki to dwa chromosomy.

Podczas fazy S, nasze chromosomy ulegną powieleniu i

będą miały -- ten zielony całkowicie ulega podziałowi

tworząc kopię samego siebie, uczyliśmy się tego troszkę,

i łączą się w centromerze.

Teraz każda z tych kopii nazywa się chromatydą,

karmazynowy zrobi dokładnie to samo.

Mimo że, mamy dwie chromatydy, po jednej dla każdego

chromosomu, teraz mamy cztery chromatydy, po dwa dla każdego

chromosomu, cały czas mowa tylko o dwóch chromosomach.

To tutaj to centromer.

Występuje tylko w fazie S i wtedy komórka

dalej rośnie.

Komórka jest już duża -- Ponownie skupię się na komórce.

Komórka była duża i staje się większa.

Staje się większa i w trakcie fazy G2,

po prostu rosła.

Kolejną małą częścią komórki o której nie

rozmawialiśmy jeszcze, ale powiem

o niej troszkę.

Nie jest to jakoś super-ekstra ważne, lecz jest to ideą

tych centrosomów.

Później będzie to bardzo ważne kiedy

komórka rzeczywiście będzie się dzielić i powstanie duplikat.

Powiedzmy, że mam tutaj mały centrosom.

W nim znajdują się centriole.

Nie musicie się tym za bardzo przejmować, lecz to są

właśnie te małe cylindryczne rzeczy.

Ale chciałbym -- nie przejmujcie się tym jeśli zobaczycie

słowo centriola i centrosomy, nie mogą one być

mylone z centromerami, które są tymi małymi punktami

gdzie dwie chromatydy są złączone.

Niestety, nazwano wiele rzeczy w tym procesie bardzo

podobnie, lub wiele części

komórki również.

Oto te rzeczy zwane centrosomami, które

wkrótce pojawią się na obrazku i będą znajdować się

na zewnątrz jądra komórkowego i które także ulegają powielaniu.

Także powielają się podczas interfazy.

Poprzednio był jeden, a teraz są dwa.

Oczywiście każda z nich posiada swoje własne dwie centriole

wewnątrz, lecz nie będziemy się skupiać

na nich za bardzo.

Więc, to jest to co działo się w interfazie.

Tak wygląda większość życia komórki i pewien rodzaj jej wzrostu

i zachowania.

Mam jeszcze pewną drobną dygresję.

Gdy narysowałem tutaj DNA, to narysowałem go jako chromosomy.

Lecz w rzeczywistości, gdy zajmowaliśmy się interfazą,

DNA nie wyglądało tak jak jest to faktycznie.

DNA, jeśli właściwie je rysuje, jest w

formie chromatyny.

Nie jest tak ściśle splecione jak to narysowałem tutaj.

Narysowałem je tak ściśle przylegające, byście mogli zobaczyć jak ulegała

powieleniu, lecz w rzeczywistości ten zielony chromosom

faktycznie powinien być odwinięty i jeśli spojrzycie na niego pod

mikroskopem, możecie mieć kłopoty z zauważeniem tego.

To jest jego kształt chromatyny.

Teraz opowiemy sobie troszkę gdzie one właściwie się układają

z powrotem w chromosom, ale w formie chromatyny,

jest to zwitek DNA i protein, w którym DNA

jak gdyby owija go dookoła, więc możecie mieć tu trochę

protein, które są owinięte trochę przez DNA.

Lecz jeśli spojrzycie na to pod mikroskopem, będzie to wyglądać

jak duży rozmyta plama DNA wraz z proteinami.

To samo dzieje się z karmazynową cząsteczką.

Prawdę mówiąc ma to wyglądać

mniej więcej tak..

Musi być otwarte dla jego otoczenia szczególnie dla

mRNA i różnych typów pomocniczych protein, tak

aby mogły z nim funkcjonować.

By był jeszcze zdolny do powielenia, musi być

rozpleciony po to aby mógł działać.

W taki ścisły sposób zwija się dopiero później.

Narysuję to w ten sposób, więc rzeczywiście ma on jeden zielony

i dąży do powielenia aby uformować następny zielony i

wkrótce zostaną one połączone w pewnym punkcie.

Karmazynowy dąży do powielenia aby utworzyć następny

i one także będą połączone w pewnym punkcie, ale

nie wydaje się to tak wyraźne.

Narysowałem to w ten sposób by pokazać jak to rzeczywiście przebiegało.

Tak to wygląda.

Jest ono w formie chromatyny.

A teraz jesteśmy gotowi na mitozę.

Pierwszym etapem mitozy jest

przede wszystkim -- narysujmy to.

Rysuję komórkę na zielono.

Narysuję jądro komórkowe o wiele większe niż normalnie

względem komórki ponieważ, przynajmniej teraz,

zajmiemy się procesami zachodzącymi w jądrze komórkowym.

Pierwszym etapem mitozy jest profaza.

Są to nazwy umowne, które zostały przyporządkowane przez

ludzi obserwujących te procesy przez mikroskop.

Oczywiście jest to pewien etap, który zawsze zauważamy gdy

jądro komórkowe się dzieli, a więc nazwiemy go profazą.

To co dzieje się w profazie to rzeczywiście chromatyna

zaczynająca się właściwie zmieniać w tą formę.

Więc tak jak powiedziałem, gdy jesteśmy w interfazie, DNA

jest w formie luźnej i rozplecionej.

Naprawdę zaczyna się splatać razem, tak jak to

widzicie -- i pamiętajcie, jest ono już

powielone.

Powielenie zaszło przed rozpoczęciem mitozy.

Tu miałem jeden chromosom, a tu

mamy następny.

Ma dwie chromatydy siostrzane, które wkrótce zobaczymy

rozsunięte.

Teraz podczas profazy również zaczynają się

pojawiać centrosomy o których wspomniałem poprzednio.

Te tutaj zaczynają ułatwiać

tworzenie tego co nazywacie mikrotubulami i możecie sobie w jakiś sposób

wyobrazić, że te pałeczki, lub też te liny, które będą pełnić

kluczową rolę w poruszanej kwestii, podziału komórki.

Wszystko to jest zadziwiające.

Mam na myśli, że myśląc o komórce, myślicie o czymś co

z natury jest całkiem proste

Jest to najbardziej podstawowa żywa struktura w nas lub w życiu.

Lecz nawet tutaj, macie złożone mechanizmy

i wiele z nich jest nadal niezrozumiałych.

Znaczy, że możemy je obserwować, lecz tak naprawdę nie rozumiemy procesów, które

dzieją się na poziomie atomów, lub na poziomie protein i które

sprawiają, że to wszystko kręci się w tak zorganizowany

choreograficzny sposób.

Nadal jest w obszarze badań.

Trochę z tego jest zrozumiałe, trochę nie.

Lecz macie te dwa centrosomy, które

ułatwiają rozwój mikrotubuli i które

formalnie są podobne do tych małych mikrostruktur.

Możecie wyobrazić sobie je jako rurki, lub jakąś linę.

Teraz gdy zachodzi profaza, w końcu dochodzi do punktu

gdzie -- niech to narysuję.

Nie chcę tutaj mieć napisanego tego słowa powielenie.

To może mylić.

Usunę to.

Wyrzucamy tę replikację.

Gdy profaza postępuje, otoczka jądrowa w rzeczywistości

znika.

Przerysuję to.

Skopiuję i wkleję to co już zrobiłem poprzednio.

Wkleję to tutaj.

Więc jak profaza postępuje -- otoczka jądrowa właściwie

zaczyna się rozkładać.

Zaczyna się rozpuszczać i rozkładać i

potem zaczyna to rosnąć i przyłączają się do

centromeru.

Więc znowu, narysujmy.

To wszystko dzieje się podczas profazy.

Wszystko to dzieję się podczas profazy, ostatniej

części profazy, czasem nazywanej późną profazą, a

czasami prometafazą.

Czasami uważa się -- Nie wydaje mi się by był tam łącznik

między nimi.

Więc czasami faktycznie uważa się to za oddzielną fazę

mitozy, chociaż gdy ja uczyłem się tego w szkole,

nie zawracano sobie głowy prometafazą.

Wszystko to było zwane profazą.

Lecz przed końcem profazy, lub właściwie na końcu

prometafazy, zależnie jak chcesz na to spojrzeć, cała

sytuacja będzie wyglądać podobnie jak to.

Macie całkowitą komórkę.

Otoczka jądrowa rozłożyła się więc w pewnym

sensie, już nie istnieje.

Chociaż proteiny, które uformowały ją są wciąż obecne i

będą użyteczne później.

A więc w tym przypadku macie dwa chromosomy.

W przypadku człowieka, powinniście mieć ich 46.

Macie wasze dwa chromosomy, każdy utworzony z chromatydy

siostrzanej i każdy utworzony z dwóch chromatyd siostrzanych.

Dwa chromosomy.

Mają oczywiście swoje centromery o tutaj i

wtedy te centrosomy wędrują na

przeciwległe strony tego co było kiedyś jądrem komórkowym.

Jest to pewnym rodzajem rozproszenia przez

mikrotubule, które w rzeczywistości spełniają dwie funkcje.

Z tego punktu widzenia, są jakby rozpychane na

dwa centrosomy oddzielnie.

I tu widzicie, że łączą

-- Niektóre z nich wychodzą z tego

centrosomu, niektóre wychodzą z tego, a niektóre

łączą dwa.

Niektóre z tych mikrotubuli, te rurki, lub

te liny, jakkolwiek chcecie je zobaczyć, przyłączają

się do centromerów tych chromosomów i

struktura białkowa do której się przyłączyły, nazywają się

kinetochorem.

Więc mamy tutaj kinetochor i może on, lub nie musi

być -- kinetochorem.

To jest struktura protein.

To jest naprawdę fascynujące.

Wciąż jest to otwartym obszarem badań jak naprawdę

mikrotubule przyłączają się do kinetochoru i jak zauważymy

za chwilę, to na kinetochorze

mikrotubule w gruncie rzeczy zaczynają ciągnąć te dwie oddzielne

chromatydy siostrzane i rzeczywiście ciągną je daleko od siebie.

I to właściwie jest niezrozumiałe

jak to działa.

Po prostu zostało zaobserwowane, że tak się właśnie dzieje.

Gdy profaza jest skończona, w gruncie rzeczy komórki

upewniają się, że chromosomy są dobrze ustawione.

Poniekąd narysowałem je dobrze ustawione, lecz

formalnie pojawia się to podczas metafazy,

która jest następną fazą.

Pierwszą była profaza.

Teraz jesteśmy w metafazie i metafaza tak naprawdę jest tylko

ustawianiem chromosomów, więc wszystkie chromosomy

będą ustawione po środku każdej komórki.

Tutaj mamy jeden karmazynowy, a tutaj drugi.

i kolejne tutaj, zielony tutaj i

oczywiście, centrosomy i włókna,

które wychodzą z nich.

Niektóre z nich są wrzecionami kariokinetycznymi, które

właściwie przyłączają się do centromerów prawdziwych

chromosomów

Jest to bardzo skomplikowane, prawda ?

Centrosomy są tymi strukturami, które pomagają pokierować tym

co stanie się w tych mikrotubulach.

Centriole to te małe struktury, te małe

struktury w kształcie puszek w środku centrosomów i

centromery są w centrum gdzie te dwie

chromatydy przyłączyły się jedna do drugiej w ramach chromosomu.

Więc to jest jedna chromatyda siostrzana, to kolejna

chromatyda siostrzana, które połączone są centromerem.

Ale to jest metafaza.

Jest to całkiem proste.

Metafaza, która ustawia komórki,

tak właściwie jest parę teorii jak ta komórka

wie jak postąpić potem ?

Skąd ona wie w jaki sposób

to wszystko jest poustawiane i przyłączone ?

Jest kilka teorii, że rzeczywiście jest jakiś

mechanizm sygnalizujący, że jeśli jeden z tych kinetochorów

protein nie jest poprawnie przyłączony do jednej z

lin, to w jakiś sposób jest wysyłany sygnał, że mitoza nie powinna

dalej przebiegać.

Jest to bardzo skomplikowany proces.

Możecie sobie wyobrazić, że jeśli macie 46 chromosomów i cały ten

zestaw wchodzi w komórkę i nie jest to

żaden oddzielny zestaw lub też

zaprogramowany mechanizm.

Tak naprawdę jest to kierowane przez chemię i przez

procesy termodynamiki.

Ale przez skomplikowanie tych procesów,

spontaniczność w jaki się odbywają wraz z

własnościami sprawdzającymi i równoważącymi, okazuje się że przez większość czasu nic

złego się nie dzieje, co jest całkiem zadziwiające.

Tak więc po metafazie, jesteśmy gotowi oderwać te rzeczy od siebie

i to jest anafaza.

Więc w anafazie -- zapiszmy to.

Zmieniłem kolor mojej komórki.

Zostały one odciągnięte daleko od siebie.

I gdy zostały odciągnięte daleko od siebie -- więc zobaczmy to, ten

tutaj zostaje oderwany.

Zaznaczę to na zielono.

Więc jedna z sióstr - nie, to nie ta zielony

Jedna z chromatyd siostrzanych jest ciągnięta w tym kierunku.

Jedna zostaje pociągnięta w tym kierunku.

I to samo odnosi się do karmazynowych.

Pociągnięta w tym kierunku i jedna zostaje

pociągnięta w tym kierunku.

I oczywiście wasze centrosomy są tutaj, następnie

są one połączone kinetochorami, które są

właśnie tu i to właśnie w tym kierunku są przyciągane.

To jest całkowita struktura mikrotubuli, która

nie jest połączona do prawdziwych chromosomów, ale

pomagają one w rzeczywistym odpychaniu tych dwóch centrosomów po to

aby wszystko udało się do odrębnych stron komórki.

I póki te dwie chromatydy są rozłączone i

dotykają choć troszkę tych o których wspominałem

mówiąc o DNA, póki to się dzieje

odnoszą się one do chromosomów.

Teraz możecie powiedzieć, że jest to kompletna

komórka.

Ma dwa chromosomy.

A teraz ma cztery chromosomy.

Ponieważ póki chromatyda nie jest dłużej połączona z

chromatydą siostrzaną, są one uważane za chromosomy siostrzane,

co jest tylko nazwą umowną.

Mam na myśli, że były tutaj poprzednio, a teraz są tutaj.

Wcześniej były złączone.

A teraz nie są połączone, a więc możemy stwierdzić,

że są jak gdyby osobnymi jednostkami.

Już prawie jesteśmy przy końcu.

Ostatnią fazą jest telofaza.

Narysuję komórkę trochę inną niż zwykle

ponieważ coś się dzieje jednocześnie w telofazie

przez większość czasu.

Więc telofaza, właściwie

obrócę tę komórkę o 90 stopni.

Powiedzmy, że to był jeden centrosom.

A tu jest następny.

W tym punkcie w gruncie rzeczy

przyciąga DNA do siebie.

Więc ten tutaj przyciąga jedną kopię tego chromosomu i

jedną kopię tego chromosomu.

Ten zrobił dokładnie to samo.

Przyciągnął po jednej kopii -- używałem innego

koloru -- jedną kopię każdego chromosomu do jego samego.

Narysuję to tutaj w ten sposób.

I teraz błona jądrowa zaczyna się formować dookoła każdego

z tych dwóch końców.

Jak widzicie formuje się błona jądrowa dookoła

każdego z tych dwóch końców.

A więc na końcu telofazy -- w którym

właśnie jesteśmy --zakończymy mitozę.

Otrzymamy w pełni powielone nasze dwa oryginalne

jądra komórkowe wraz z całą genetyczną zawartością.

Teraz, w tym samym czasie gdy trwa telofaza,

zwykle trwa także cytokineza, w której

formuje się bruzda wzdłuż której nastąpi podział, gdzie w gruncie rzeczy -- podczas

telofazy, te części zaczną się oddalać coraz

bardziej od siebie poprzez te mikrotubule tak aż w końcu

znajdą się na końcach komórki, tej cytoplazmy

komórki, tutaj wyraźnie widać jak rozchodząc się na bok

wydłużają komórkę.

W czasie tego procesu, ta bruzda formuje to

małe wpuklenie.

Na końcu telofazy w mitozie, również zachodzi

proces cytokinezy, w czasie której ta bruzda rozdzielająca

pogłębia się, pogłębia, pogłębia dopóki cytoplazma

nie rozdzieli się na dwie osobne komórki

To właśnie jest cytokineza, która właściwie nie jest częścią

mitozy, lecz w rzeczywistości pojawia się z telofazą

dokładnie na końcu mitozy, gdzie otrzymujemy dwie

dokładnie identyczne komórki.

Podczas gdy obydwie te komórki, każda osobna

wchodzi w swoją własną interfazę.

Albo każda osobno, jeśli spojrzycie na tą, będzie ona

w swojej fazie G1.

W pewnym momencie te dwie komórki zaczną się powielać,

i to jest faza S, a przechodząc przez fazę G2,

ta tutaj przejdzie powtórnie mitozę i tak dookoła.