10.5: Mgawanyiko wa Kiini cha Prokaryotic

Ujuzi wa Kuendeleza

• Eleza mchakato wa fission ya binary katika prokaryotes
• Eleza jinsi protini za FTSZ na tubulini ni mifano ya homolojia

Prokaryotes, kama vile bakteria, hueneza kwa fission ya binary. Kwa viumbe vya unicellular, mgawanyiko wa seli ni njia pekee ya kuzalisha watu wapya. Katika seli zote za prokaryotiki na eukaryotiki, matokeo ya uzazi wa seli ni jozi ya seli za binti ambazo zinafanana na kiini cha mzazi. Katika viumbe vya unicellular, seli za binti ni watu binafsi.

Ili kufikia matokeo ya watoto wa cloned, hatua fulani ni muhimu. DNA ya genomic inapaswa kuigwa na kisha imetengwa katika seli za binti; yaliyomo ya cytoplasmic lazima pia igawanywe ili kutoa seli zote mbili mpya mashine ya kuendeleza maisha. Katika seli za bakteria, genome ina kromosomu moja, ya mviringo ya DNA; kwa hiyo, mchakato wa mgawanyiko wa seli ni rahisi. Karyokinesis haifai kwa sababu hakuna kiini na hivyo hakuna haja ya kuelekeza nakala moja ya chromosomes nyingi katika kila kiini cha binti. Aina hii ya mgawanyiko wa seli inaitwa binary (prokaryotic) fission.

binary fission

Kutokana na unyenyekevu wa jamaa wa prokaryotes, mchakato wa mgawanyiko wa seli, unaoitwa binary fission, ni mchakato usio ngumu na wa haraka zaidi kuliko mgawanyiko wa seli katika eukaryotes. Single, mviringo DNA chromosome ya bakteria si iliyoambatanishwa katika kiini, lakini badala yake inachukua eneo maalum, nucleoid, ndani ya seli (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)). Ingawa DNA ya nucleoid inahusishwa na protini zinazosaidia katika kufunga molekuli kwa ukubwa wa kompakt, hakuna protini za histone na hivyo hakuna nucleosomes katika prokaryotes. Protini za kufunga za bakteria, hata hivyo, zinahusiana na protini za cohesini na condensin zinazohusika katika compaction ya kromosomu ya eukaryotes.

Chromosome ya bakteria inaunganishwa na utando wa plasma karibu katikati ya seli. Hatua ya mwanzo ya replication, asili, iko karibu na tovuti ya kumfunga ya chromosome kwenye membrane ya plasma (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)). Replication ya DNA ni bidirectional, kusonga mbali na asili juu ya vipande vyote vya kitanzi wakati huo huo. Kama vipande vipya vilivyoundwa mara mbili, kila hatua ya asili huondoka kwenye kiambatisho cha ukuta wa seli kuelekea mwisho wa seli. Kama kiini kinavyoongezeka, membrane inayoongezeka husaidia katika usafiri wa chromosomes. Baada ya chromosomes kufuta midpoint ya kiini kilichowekwa, kujitenga kwa cytoplasmic huanza. Kuundwa kwa pete iliyojumuisha vitengo vya kurudia vya protini inayoitwa FTSZ inaongoza ugawaji kati ya nucleoids. Uundaji wa pete ya FTSZ husababisha mkusanyiko wa protini nyingine zinazofanya kazi pamoja ili kuajiri vifaa vipya vya membrane na ukuta wa seli kwenye tovuti. Septum hutengenezwa kati ya nucleoids, kupanua hatua kwa hatua kutoka pembeni kuelekea katikati ya seli. Wakati kuta mpya za seli zipo, seli za binti zinatofautiana.

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Picha hizi zinaonyesha hatua za fission binary katika prokaryotes. (mikopo: mabadiliko ya kazi na “Mcstrother” /Wikimedia Commons)

Evolution uhusiano: Mitotic Spindle Vifaa

Muda sahihi na uundaji wa spindle ya mitotic ni muhimu kwa mafanikio ya mgawanyiko wa seli ya eukaryotic. Seli za prokaryotic, kwa upande mwingine, hazipatikani karyokinesis na kwa hiyo hazihitaji haja ya spindle ya mitotic. Hata hivyo, protini ya FTSZ ambayo ina jukumu muhimu katika cytokinesis ya prokaryotic, ni kimuundo na functionally sawa na tubulin, kizuizi cha ujenzi wa microtubules zinazounda nyuzi za mitotic ambazo ni muhimu kwa eukaryotes. Protini za FTSZ zinaweza kuunda filaments, pete, na miundo mingine tatu-dimensional ambayo inafanana na jinsi tubulini huunda microtubules, centrioles, na vipengele mbalimbali vya cytoskeletal. Aidha, wote FTSZ na tubulin huajiri chanzo hicho cha nishati, GTP (guanosine triphosphate), ili kukusanyika haraka na kusambaza miundo tata.

FTSZ na tubulini ni miundo ya homologous inayotokana na asili ya kawaida ya mabadiliko. Katika mfano huu, FTSZ ni protini ya babu kwa tubulin (protini ya kisasa). Wakati protini zote zinapatikana katika viumbe vilivyopo, kazi ya tubulini imebadilika na mseto mno tangu kutoa kutoka kwa asili yake ya FTSZ ya prokaryotic. Utafiti wa vipengele vya mkutano wa mitotic kupatikana katika eukaryotes ya sasa ya unicellular inaonyesha hatua muhimu za mpatanishi kwa genomes tata za membrane-iliyoambatanishwa ya eukaryotes multicellular.

Jedwali\(\PageIndex{1}\): Vifaa vya Idara ya Kiini kati ya Viumbe mbalimbali

	Muundo wa vifaa vya maumbile	Idara ya vifaa vya nyuklia	Kugawanyika kwa seli za binti
Prokaryotes	Hakuna kiini. Chromosome moja, mviringo ipo katika kanda ya cytoplasm inayoitwa nucleoid.	Inatokea kupitia fission ya binary. Kama kromosomu inavyoelezwa, nakala hizo mbili huhamia kwenye ncha tofauti za seli kwa utaratibu usiojulikana.	Protini za FTSZ hukusanyika kwenye pete inayopiga kiini katika mbili.
Baadhi ya protists	Chromosomes ya mstari iko katika kiini.	Chromosomes ambatanisha na bahasha ya nyuklia, ambayo bado intact. Spindle ya mitotic inapita kupitia bahasha na hupunguza kiini. Hakuna centrioles zilizopo.	Microfilaments huunda mto wa cleavage ambao hupiga kiini katika mbili.
Waprotisti wengine	Chromosomes ya mstari iko katika kiini.	Aina ya mitotic spindle kutoka centrioles na hupita kupitia membrane ya nyuklia, ambayo inabakia intact. Chromosomes ambatanisha na spindle mitotic, ambayo hutenganisha chromosomes na elongates kiini.	Microfilaments huunda mto wa cleavage ambao hupiga kiini katika mbili.
Seli za wanyama	Chromosomes ya mstari iko katika kiini.	Aina ya mitotic spindle kutoka centrosomes. Bahasha ya nyuklia hupasuka. Chromosomes ambatanisha na spindle mitotic, ambayo hutenganisha chromosomes na elongates kiini.	Microfilaments huunda mto wa cleavage ambao hupiga kiini katika mbili.

 

Muhtasari

Katika mgawanyiko wa seli za prokaryotic na eukaryotic, DNA ya genomic inaelezewa na kisha kila nakala imetengwa katika kiini cha binti. Aidha, yaliyomo ya cytoplasmic imegawanywa sawasawa na kusambazwa kwa seli mpya. Hata hivyo, kuna tofauti nyingi kati ya mgawanyiko wa seli ya prokaryotic na eukaryotic. Bakteria wana kromosomu moja, ya mviringo ya DNA lakini hakuna kiini. Kwa hiyo, mitosis sio lazima katika mgawanyiko wa seli za bakteria. Cytokinesis ya bakteria inaongozwa na pete iliyojumuisha protini inayoitwa FTSZ. Ingrowth ya membrane na vifaa vya ukuta wa seli kutoka pembezoni mwa seli husababisha kuundwa kwa septamu ambayo hatimaye hujenga kuta za seli tofauti za seli za binti.

faharasa

fission ya binary

mchakato wa mgawanyiko wa seli ya prokaryotic

FtsZ

sehemu ya protini ya tubulini-kama sehemu ya cytoskeleton ya prokaryotic ambayo ni muhimu katika cytokinesis ya prokaryotic (jina asili: F, ilamenting kwa joto- s sensitive mutant Z)

asili

(pia, ORI) kanda ya kromosomu ya prokaryotic ambapo replication huanza (asili ya replication)

septamu

muundo uliojengwa katika kiini cha bakteria kama mtangulizi wa kujitenga kwa seli ndani ya seli mbili za binti