Μίτωση -Μείωση Μυρσίνη Κουλούκουσα

Παρουσίαση με θέμα: "Μίτωση -Μείωση Μυρσίνη Κουλούκουσα"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Μίτωση -Μείωση Μυρσίνη Κουλούκουσα
Αν. Καθηγήτρια Ιστολογίας Εμβρυολογίας

2 Μίτωση Χαρακτηριστικό της ανάπτυξης η διαίρεση και αναπαραγωγή των κυττάρων Στατικοί κυτταρικοί πληθυσμοί-πλήρως αναπτυγμένοι ιστοί, π.χ. νευρικά κύτταρα, καρδιακός μυϊκός ιστός Σταθεροί κυτταρικοί πληθυσμοί-φυσιολογικά δεν διαιρούνται, π.χ. ήπαρ Ανανεούμενοι κυτταρικοί πληθυσμοί-διαιρούνται σταθερά, π.χ. επιδερμίδα, καλυπτικό επιθήλιο γαστρεντερικού σωλήνα

3

4 ΜPF MPF-maturation promoting factor
-παράγοντας που προάγει την ωρίμανση -είσοδος του κυττάρου από τη μεσόφαση στη διαίρεση (μίτωση ,μείωση) Ενεργοποιημένος MPF, ετεροδιμερής πρωτεΐνη=p34cdc2 (CDK1 cyclin dependent kinase , μεταφέρει φωσφορικές ομάδες από το ATP σε κατάλοιπα σερίνης θρεονίνης συγκεκριμένων πρωτεϊνών +κυκλίνη Β (ρυθμιστική ομάδα) O MPF επάγει την είσοδο στη φάση Μ από την G2 διαμέσου της φωσφορυλίωσης πρωτεϊνών απαραίτητων για τη μίτωση Ο MPF στο τέλος της G2 φάσης ενεργοποιείται από μία φωσφατάση, που απομακρύνει την ανασταλτική φωσφορική ομάδα Στόχοι του MPF Condensins που προάγουν τη συμπύκνωση της χρωματίνης Πρωτεΐνες συνδεόμενες με μικροσωληνίσκους για το σχηματισμό της μιτωτικής ατράκτου Φωσφορυλίωση πυρηνικών λαμινών-αποδόμηση πυρηνικής μεμβράνης Φωσφορυλίωση των ιστονών Η1 και Η3

5 MPF Ενεργοποιημένος MPF-ενεργοποίηση ενός συμπλέγματος πρωτεϊνών (APC, anaphase -promoting complex) για την αποδόμηση της κυκλίνης αδρανοποίηση του MPF -επιστροφή στη μεσόφαση Επίπεδα p34cdc2 σταθερά-επίπεδα κυκλίνης διακυμάνσεις Αύξηση της κυκλίνης στη μεσόφαση, ελάττωση στη διάρκεια της διαίρεσης (διεργασίες οφειλόμενες στο ρυθμό αποδόμησης της κυκλίνης)

6 Δράση του MPF Η απώλεια της δραστηριότητας του MPF επιτρέπει στα ένζυμα των κυτταρικών φωσφατασών να απομακρύνουν τις φωσφορικές ομάδες που είχαν προστεθεί υπό την επίδραση του MPF Επανασχηματισμός της πυρηνικής μεμβράνης λόγω αποφωσφορυλίωσης των πυρηνικών λαμινών Οι φωσφατάσες αδρανοποιούν τα ένζυμα που προκαλούν την αποδόμηση της κυκλίνης , επιτρέποντας έτσι την εκ νέου συσσώρευση της κυκλίνης κατά τη μεσόφαση

7 Maturation promoting factor-Παράγοντας προαγωγής της ωρίμανσης
p34cdc2-cell division cycle 2, φωσφοπρωτεΐνη (P στη φάση S και G2) , συνεχώς παρών Κυκλίνη Β-παρούσα στη G2 και Μ, συνδέεται με τον p34cdc2 , φωσφοπρωτεΐνη (P στη φάση M), αποδόμηση στη G1

8

9

10 Μίτωση Προς το τέλος της φάσης S το κύτταρο διπλασιάζει το κεντροσωμάτιό του, παραγωγή δύο κεντροσωματίων προς την ίδια πλευρά του πυρήνα Το κεντροσωμάτιο=κύρια θέση εμπυρήνωσης των μικροσωληνίσκων Το κεντροσωμάτιο περιέχει ένα άμορφο στρώμα πρωτεΐνης με δακτυλίους γ-τουμπουλίνης (σωληνίνης) που αποτελούν τις θέσεις εμπυρήνωσης για την αύξηση των μικροσωληνίσκων, στα ζωικά κύτταρα, το κεντροσωμάτιο περιέχει ζεύγος κεντριολίων Πρόφαση -συμπύκνωση χρωματίνης (έχει ήδη διπλασιαστεί) σε παράλληλες αδελφές χρωματίδες -εξαφάνιση του πυρηνίου Τα δύο θυγατρικά κεντροσωμάτια μετακινούνται στους αντίθετους πόλους μέσω κινητήριων πρωτεϊνών (δυνεϊνη-κινησίνη) -συναρμολόγηση της μιτωτικής ατράκτου έξω από τον πυρήνα

11

12 Μίτωση Προμετάφαση Διάσπαση του πυρηνικού περιβλήματος σχηματισμός κυστιδίων Αποδόμηση του πυρηνικού περιβλήματος λόγω φωσφορυλίωσης και αποσυναρμολόγησης των πρωτεϊνών των ενδιάμεσων ινιδίων (πυρηνικές λαμίνες) της πυρηνικής μεμβράνης Αλληλεπίδραση των μικροσωληνίσκων με τα χρωμοσώματα Σύνδεση κινητοχώρου κάθε χρωματίδας διαμέσου μικροσωληνίσκων με τους πόλους της ατράκτου

13

14 Κινητοχώρος Εξειδικευμένη περιοχή του κεντρομεριδίου
Κάθε χρωματίδη φέρει το δικό της κινητοχώρο Εξασφαλίζεται η κίνηση των χρωματίδων κάθε χρωμοσώματος προς τους αντίθετους πόλους -ισοκατανομή γενετικού υλικού στα θυγατρικά κύτταρα Στη μίτωση οι δυο κινητοχώροι των αδελφών χρωματίδων προσανατολισμένοι προς τους αντίθετους πόλους. Αμέσως πριν την προμετάφαση οι πρωτεΐνες του κινητοχώρου συναρμολογούνται σ’ ένα μεγάλο σύμπλοκο πάνω σε κάθε κεντρομερίδιο. Η συναρμολόγηση του κινητοχώρου εξαρτάται αποκλειστικά από την παρουσία της αλληλουχίας του DNA του κεντρομεριδίου

15

16 Μετάφαση Ευθυγράμμιση των χρωμοσωμάτων στον ισημερινό της ατράκτου. Σχηματισμός της πλάκας μετάφασης Οι ζευγαρωμένοι μικροσωληνίσκοι των κινητοχώρων πάνω σε κάθε χρωμόσωμα συνάπτονται στους αντίθετους πόλους της ατράκτου Η έλξη των χρωμοσωμάτων στον ισημερινό της ατράκτου πιθανόν να οφείλεται στη δράση των κινητήριων πρωτεϊνών-συνεχής εξισορροπημένη προσθήκη και απώλεια υπομονάδων τουμπουλίνης

17

18

19 Ανάφαση Μικρότερη χρονικά φάση της μίτωσης
Οι χρωματίδες αποκολλώνται από τους κινητοχώρους τους και μετακινούνται προς τους αντίθετους πόλους της ατράκτου Διαχωρισμός των χρωματίδων εξαρτάται από την τοποϊσομεράση ΙΙ και την πρωτεόλυση με ουβικουιτίνη (ubiquitin) Αύξηση του μήκους των πολικών μικροσωληνίσκων, επιμήκυνση του κυττάρου Βράχυνση των μικροσωληνίσκων του κινητοχώρου

20

21

22 Τελόφαση Αποσύνδεση των μεμονωμένων χρωματίδων από τους μικροσωληνίσκους του κινητοχώρου που εξαφανίζονται Ανασχηματισμός της πυρηνικής μεμβράνης Αποσυσπείρωση χρωμοσωμάτων-χρωματίνη μεσόφασης Αύξηση του μήκους των μικροσωληνίσκων της ατράκτου Έναρξη κυτταρικής δραστηριότητας, μεταγραφή RNA, σύνθεση πρωτεϊνών

23 Κυτταροκίνηση Διαδικασία διαίρεσης του κυτταροπλάσματος-κυτταροκίνηση, μίτωση ξεχωριστές διαδικασίες Στα ζωϊκά κύτταρα δημιουργία συσταλτικού δακτυλίου στην περιοχή του ισημερινού Η μιτωτική άτρακτος καθορίζει το επίπεδο της αυλάκωσης του κυτταροπλάσματος Ολοκλήρωση της αυλάκωσης διαμέσου του συσταλτού δακτυλίου αποτελούμενο από ινίδια ακτίνης-μυοσίνης -δυο θυγατρικά κύτταρα Ο συσταλτικός δακτύλιος συναρμολογείται κατά την ανάφαση και προσκολλάται σε πρωτεΐνες της κυτταρικής μεμβράνης προς την κυτταροπλασματική μεριά

24

25

26

27

28 Μερικά οργανίδια κατακερματίζονται κατά τη μίτωση
Τα μιτοχόνδρια και οι χλωροπλάστες δεν συναρμολογούνται αυθόρμητα από τα ξεχωριστά συστατικά τους , αλλά προκύπτουν από την αύξηση και διαίρεση των προϋπαρχόντων οργανιδίων. Τα οργανίδια αυτά υπάρχουν σε πολλά αντίγραφα και μεταβιβάζονται στα θυγατρικά κύτταρα, αρκεί να διπλασιάζονται σε κάθε κυτταρικό κύκλο Άλλα οργανίδια όπως η συσκευή Golgi και το ενδοπλασματικό δίκτυο κατακερματίζονται σε μικρά κλάσματα στη διάρκεια της μίτωσης , κατανέμονται σχεδόν ισότιμα στα θυγατρικά κύτταρα και κατόπιν αυξάνονται

29 Μείωση Ειδικός τύπος κυτταρικής διαίρεσης -δημιουργία γαμετών (απλοειδή κύτταρα, n ) από διπλοειδή κύτταρα (2n) σε οργανισμούς που αναπαράγονται αμφιγονικά Σχηματισμός γαμετών (ωάρια και σπερματοζωάρια) ,διαμέσου της γαμετογένεσης στις γονάδες Δυο διαδοχικές διαιρέσεις χωρίς ενδιάμεσο πολλαπλασιασμό του γενετικού υλικού Μείωση Ι, μείωση ΙΙ Μειωτική πρόφαση Ι λεπτοταινία, ζυγοταινία, παχυταινία, διπλοταινία, διακίνηση

30

31 Μείωση Ανασυνδυασμός (επιχιασμός)-δημιουργία νέων συνδυασμών γενετικής πληροφορίας Σύνθεση RNA και πρωτεϊνών απαραίτητων για τη διαφοροποίηση των γαμετών και τα πρώτα στάδια της εμβρυϊκής ανάπτυξης Προμειωτική μεσόφαση (G1,S, G2)- φάση S -αντιγραφή του DNA, διπλασιασμός χρωμοσωμάτων, αδελφές χρωματίδες Έναρξη της μείωσης με τη σύναψη των ομολόγων χρωμοσωμάτων, δημιουργία τετράδων Μείωση ΙΙ, απουσία αντιγραφής DNA Δημιουργία τεσσάρων θυγατρικών κυττάρων

32 Μείωση Μείωση Ι ανασυνδυασμός-παραγωγή δύο κυττάρων με απλοειδή αριθμό χρωμοσωμάτων αλλά διπλοειδή αριθμό γονιδίων-διαχωρισμός των ομολόγων χρωμ. Ανασυνδυασμός ανταλλαγή γενετικής πληροφορίας μεταξύ ομολόγων χρωμοσωμάτων Μείωση ΙΙ διαχωρισμός αναδιπλασιασμένων χρωμ.-παραγωγή 4 κυττάρων με απλοειδή αριθμό χρωμοσωμάτων και γονιδίων

33

34 Α. Δισθενές με τρία χιάσματα λόγω ανασυνδυασμού της χρωματίδης 1 με 3 και της χρωματίδης 2 με τις 3 και 4. Οι αδελφές χρωματίδες δεν υφίστανται ανασυνδυασμό

35 Ζεύγος ομολόγων χρωμοσωμάτων κατά τη μετάβαση στη μετάφαση της μείωσης Ι. Ένας μονήρης ανασυνδυασμός πρώιμα στην πρόφαση. Στενή σύνδεση των αδελφών χρωματίδων σε όλο τους το μήκος και στα κεντρομερίδιά τους με πρωτεΐνες , τις cohesins

36

37 Μείωση Ι Λεπτοταινία-χρωμοσώματα φαίνονται σαν λεπτά νημάτια, αν και αποτελούνται από δυο αδελφές χρωματίδες- τελομερή προσκολλημένα στην πυρηνική μεμβράνη-εμφάνιση των πλάγιων βραχιόνων του συναπτονηματικού συμπλέγματος Ζυγοταινία-πάχυνση και βράχυνση χρωμοσωμάτων -σύναψη των ομολόγων χρωμ. Συναπτονηματικό σύμπλεγα- δομικό πλαίσιο για τον ανασυνδυασμό -δομή πρωτεϊνικής φύσεως -τρεις επιμήκεις βραχίονες-κομβία ανασυνδυασμού-

38 Συναπτονηματικό σύμπλεγα

39 Μείωση Ι Παχυταινία-ολοκλήρωση της σύναψης των ομολόγων χρωμοσωμάτων-σχηματισμός τετράδας με 4 χωριστά κεντρομερίδια-φαινόμενο ενάλλαξης μεταξύ μη αδελφών χρωματίδων ομολόγων χρωμ. -ομόλογος ανασυνδυασμός γενετικού υλικού -αποδιοργάνωση λαμινών Διπλοταινία - αποχωρισμός των ομολόγων χρωμ. -συγκρατούνται μόνο στις περιοχές ενάλλαξης -χιάσματα (οπτικό αποτέλεσμα της προηγηθείσας ενάλλαξης)-παραμονή συναπτονηματικού συμπ. στα χιάσματα-διάκριση των χρωματίδων κάθε ζεύγους ομολόγων χρωμοσωμάτων

40 Μειωτική πρόφαση Ι Το στάδιο της παχυταινίας χαρακτηρίζεται από την πλήρη ανάπτυξη του συναπτονηματικού συμπλέγματος Στο στάδιο λεπτοταινίας συμπύκνωση των αδελφών χρωματίδων και οι αγκύλες της χρωματίνης εκτείνονται από έναν κοινό πρωτεϊνικό άξονα (κόκκινο). Καθώς προχωρεί η μείωση τα δύο ομόλογα χρωμοσώματα συνδέονται στενά μεταξύ τους με πρωτεΐνες που σχηματίζουν τη κεντρική περιοχή του συναπτονηματικού συμπλέγματος, αποτελούμενο από το κεντρικό στοιχείο (κυανό), τα εγκάρσια νημάτια (λεπτές μαύρες γραμμές) και τα πλάγια στοιχεία που προσδένουν τις αγκύλες της χρωματίνης

41 Μείωση Ι Διακίνηση -τα χιάσματα προχωρούν προς τα άκρα των χρωμ. =τερμάτωση -μέγιστη συσπείρωση χρωμ. -εξαφάνιση πυρηνίων-διάσπαση πυρηνικής μεμβράνης-είσοδος του κυττάρου στην προμετάφαση Ι Μετάφαση Ι -διάταξη των ομολόγων χρωμ. στον ισημερινό Ανάφαση Ι -μετακίνηση στους πόλους ολόκληρων χρωμοσωμάτων (όχι χρωματίδων όπως στη μίτωση)-αποτέλεσμα του τρόπου προσανατολισμού των κινητοχώρων ως προς τους πόλους του κυττάρου-απαραίτητη τοποϊσομεράση ΙΙ για την έναρξη της ανάφασης . Το ένζυμο αυτό διευκολύνει το διαχωρισμό των ομόλογων χρωμοσωμάτων Απλοειδής αριθμός χρωμοσωμάτων, αλλά με διπλοειδή αριθμό γονιδίων, το κάθε χρωμόσωμα έχει χωριστεί σε δύο χρωματίδες

42

43 Μείωση Ανάφαση Ι -τυχαία και ανεξάρτητη ως προς την προέλευσή τους (πατρική ή μητρική) μετακίνηση των ομολόγων χρωμοσωμάτων προς τους πόλους Δεύτερη μειωτική διαίρεση -τυπική μίτωση με τη μείωση διατήρηση σταθερού αριθμού χρωμ. Κατανομή γενετικής πληροφορίας στους απογόνους Τυχαίος ο διαχωρισμός των χρωμ. πατρικής και μητρικής προέλευσης Ανασυνδυασμός γενετικής πληροφορίας (χιασματυπία), δημιουργία νέων συνδυασμών γονιδίων

44

45 Α. 2n= 223=8.4Χ106 διαφορετικούς γενετικά γαμέτες χωρίς ανασυνδυασμό (πιθανότητα δύο παιδιά των ίδιων γινιών να πάρουν το ίδιο γενετικό υλικό 1 στα 70 τρισεκατομμύρια) Β. με τον ανασυνδυασμό μεγαλύτερη ποικιλία σχηματισμού διαφορετικών γαμετών

46 Αποτελέσματα της μείωσης
Διατηρείται σταθερός ο αριθμός των χρωμοσωμάτων. Κάθε είδος οργανισμού έχει τον ίδιο αριθμό χρωμοσωμάτων από γενιά σε γενιά Κατανομή της γενετικής πληροφορίας στους απογόνους, αφού ο διαχωρισμός των χρωμοσωμάτων πατρικής και μητρικής προέλευσης είναι τυχαίος και είναι πιθανοί όλοι οι δυνατοί συνδυασμοί Με την χιασματυπία που επιτελείται κατά τη σύναψη των ομόλογων χρωμοσωμάτων επιτυγχάνεται ο ανασυνδυασμός της γενετικής πληροφορίας και συνεπώς η δημιουργία νέων συνδυασμών γονιδίων

47

48

49

50 Μη διαχωρισμός χρωμοσωμάτων (nondisjunction) κατά τη μείωση
Ένας απλοειδής θυγατρικός γαμέτης περιέχει και τα δύο μέλη ενός χρωμοσωμικού ζεύγους και φέρει 24 χρωμοσώματα , ενώ ο άλλος γαμέτης περιέχει 22 χρωμοσώματα Όταν αυτοί οι γαμέτες συνδέονται με γαμέτη με 23 χρωμοσώματα προκύπτουν έμβρυα με 47 χρωμοσώματα (τρισωμία, τριάδα αντί για φυσιολογικό χρωμοσωμικό ζεύγος) ή 45 χρωμοσώματα (μονοσωμία, έλλειψη ενός χρωμοσώματος ενός ζεύγους ομολόγων) Η μονοσωμία των αυτοσωματικών ή φυλετικών χρωμοσωμάτων προκαλεί μη βιώσιμα έμβρυα . Ωστόσο μερικά άτομα με μονοσωμία στα φυλετικά χρωμοσώματα (45, ΧΟ) επιβιώνουν. Σύνδρομο Turner, θηλυκό φαινότυπο , αλλά στείρα άτομα Τρισωμία στα αυτοσώματα, πιο γνωστή η τρισωμία 21 (Σύνδρομο Down) . Τα έμβρυα επιβιώνουν αλλά φέρουν αρκετές ανωμαλίες στην καρδιά και στο πεπτικό σύστημα Οι τρισωμίες 13 και 18 προκαλούν έμβρυα με σοβαρές διαμαρτίες, διανοητική καθυστέρηση, ανωμαλίες του νευρικού συστήματος, πεθαίνουν 1 έως 2 μήνες μετά τη γέννηση Ο περιληπτικός όρος για την κατάσταση που χαρακτηρίζεται από μη φυσιολογικό αριθμό χρωμοσωμάτων είναι ο όρος ανευπλοειδία

51 Σύνδρομο Turner

52 Σύνδρομο Down

53 Α. Τρισωμία 13 Β. τρισωμία 18

54 Σπερματογένεση Επιτελείται στους όρχεις-διάρκεια 24 ημέρες
Παραγωγή γαμετών στην εφηβεία Σπερματογόνια -διπλοειδικά κύτταρα- στην εφηβεία μετατρέπονται σε πρωτογενή σπερματοκύτταρα μείωση Ι δευτερογενή σπερματοκύτταρα μείωση ΙΙ απλοειδικές σπερματίδες σπερματοζωάρια Σπερματογόνιο -σπερματίδα (όχι κυτταροκίνηση) Κυτταροκίνηση -με την απελευθέρωση των σπερματοζωαρίων στον αυλό των σωληναρίων

55 Σπερματογένεση

56 Ωογένεση Ωογόνια στις γονάδες των εμβρύων
3ος μήνας κύησης - ωογόνια σε πρωτογενή ωοκύτταρα - διπλοειδικά εισέρχονται στην πρώτη μειωτική διαίρεση που σταματά στο στάδιο της διπλοταινίας-ολοκλήρωση της μείωσης Ι - (10-12 ώρες πριν την ωορρηξία)- δευτερογενές ωοκύτταρο +1ο πολικό σωμάτιο Διάρκεια διπλοταινίας χρόνια Δευτερογενές ωοκύτταρο εισέρχεται στην μείωση ΙΙ-στη φάση της μετάφασης ΙΙ απελευθερώνεται με την ωορρηξία- ολοκλήρωση της μείωσης ΙΙ μόνο όταν γονιμοποιηθεί-απλοειδικό ωάριο +πολικό σωμάτιο Ωογένεση -1 απλοειδικό ωάριο +3 πολικά σωμάτια

57