Mitotična struktura vretena, nastanek, funkcija in evolucija



The mitotično vreteno ali akromatična, imenovana tudi mitotična naprava, je celična struktura, sestavljena iz mikrotubulov proteinske narave, ki nastanejo med delitvijo celic (mitoza in mejoza).

Izraz akromatična se nanaša na to, da ne obarva barvil z orceinom A ali B. Vreteno sodeluje pri enakomerni porazdelitvi genskega materiala med dvema hčerinskima celicama, ki je posledica delitve celic..

Delitev celic je proces, pri katerem nastajajo obe gameti, ki sta meiotični celici, in somatske celice, potrebne za rast in razvoj organizma iz zigota..

Prehod med dvema zaporednima deljema predstavlja celični cikel, katerega trajanje se močno razlikuje glede na vrsto celice in dražljaje, ki jim je izpostavljen..

Med mitozo evkariontske celice (celica, ki ima prave jedro in organele, omejene z membranami), se pojavijo številne faze: S faza, profaza, prometapaza, metafaza, anafaza, telofaza in vmesnik.

Kromosomi se najprej kondenzirajo in tvorijo dva enaka filamenta, imenovana kromatida. Vsaka kromatida vsebuje eno od dveh prej ustvarjenih molekul DNK, ki ju povezuje regija, imenovana centromera, ki ima ključno vlogo pri migracijskem procesu proti polom pred delitvijo celic..

Mitotična delitev poteka v celotnem življenjskem obdobju organizma. Ocenjuje se, da se v človeškem življenju v telesu pojavi približno 10 oseb17 delitve celic. Meiotična delitev se pojavi v celicah, ki proizvajajo gamete ali spolne celice.

Indeks

  • 1 Struktura in usposabljanje
    • 1.1 Povezava s citoskeletom
    • 1.2 Celični ciklus in akromatsko vreteno: S faza, profaza, prometaphaza, metafaza, anafaza, telofaza in interfaza.
    • 1.3 Mehanizem kromosomske migracije
  • 2 Funkcija
    • 2.1 Druge funkcije, ki jih je treba preveriti
  • 3 Razvoj mehanizma
  • 4 Reference

Struktura in usposabljanje

Povezava s citoskeletom

Akromatsko vreteno velja za vzdolžni sistem proteinskih mikrofibril ali celičnih mikrotubul. Oblikuje se v času celične delitve, med kromosomskimi centromeri in centrosomi na celičnih polih, in je povezana z migracijo kromosomov za ustvarjanje hčerinskih celic z enako količino genetskih informacij..

Centrosom je območje, kjer mikrotubule izvirajo iz akromatskega vretena in citoskeleta. Te vretenaste mikrotubule so sestavljene iz tubulinskih dimerjev, ki so izposojeni iz citoskeleta.

Na začetku mitoze se mikrotubularno omrežje citoskeleta celice disartikulira in oblikuje akromatsko vreteno. Ko pride do delitve celic, se vreteno disartikulira in reorganizira omrežje mikrotubul citoskeleta, s čimer se celica vrne v stanje mirovanja..

Pomembno je razlikovati, da v mitotičnem aparatu obstajajo tri vrste mikrotubul: dve vrsti mikrotubulov vretena (kinetokore in polarne mikrotubule) in ena vrsta astralne mikrotubule (astralne mikrotubule)..

Dvostranska simetrija akromatskega vretena je posledica interakcij, ki skupaj ohranjajo obe polovici. Te interakcije so: bodisi stranske, med pozitivno prepletenimi konci polarnih mikrotubul; ali so terminalne interakcije med mikrotubulami kinetohorov in kinetokorji sestrskih kromatid.

Celični ciklus in akromatsko vreteno: S faza, profaza, prometaphaza, metafaza, anafaza, telofaza in interfaza.

Replikacija DNK se pojavi med S fazo celičnega cikla, nato pa se v času profasije pojavi migracija centrosomov na nasprotne pole celice in kromosomi tudi kondenzirajo..

Prometaphase

V prometaphazu nastane mitotski stroj, zahvaljujoč montaži mikrotubulov in njihovemu prodoru v notranjost jedra. Nastanejo sestrske kromatide, ki so povezane s centromeri, ki se nato vežejo na mikrotubule.

Metafaza

Med metafazo so kromosomi poravnani v ekvatorialni celični ravnini. Vreteno je organizirano v osrednjem mitotičnem vretenu in paru aster.

Vsaka aster je sestavljena iz mikrotubul, razporejenih v obliki zvezde, ki segajo od centrosomov do celičnega skorje. Te astralne mikrotubule ne vplivajo na kromosome.

Rečeno je torej, da aster izžareva iz centrosoma v celično skorjo in sodeluje tako na mestu celotnega mitotičnega aparata kot pri določanju ravnine celične delitve med citokinezami..

Anafaza

Kasneje, med anafazo, se mikrotubule vretena zasidrajo s pozitivnim koncem kromosomov skozi njihove kinetohore in z negativnim koncem v centrosom..

Ločevanje sestrskih kromatid je v neodvisnih kromosomih. Vsak kromosom, ki je pritrjen na kinetohor mikrotubul, se premakne na celični pol. Istočasno pride do ločevanja celičnih polov.

Telofaza in citokineza

In končno, med telofazo in citokinizo se jedrske membrane oblikujejo okoli hčerinskih jeder in kromosomi izgubijo svoj zgoščeni videz.

Mitotična vretena izginejo, ko se mikrotubule depolimerizirajo in ko pride do delitve celic v vmesnik.

Mehanizem migracije kromosomov

Mehanizem, ki je vključen v migracijo kromosomov proti polom in kasnejše ločevanje polov med seboj, ni natančno znan; Znano je, da so v tem procesu vpletene interakcije med kinetohorom in mikrotubulom vretena, ki je nanj vezano..

Medtem ko vsak kromosom migrira proti ustreznemu polu, se pojavi depolimerizacija vezanega mikrotubula ali kinetohorične mikrotubule. Verjamemo, da lahko ta depolimerizacija povzroči pasivno gibanje kromosoma, vezanega na mikrotubule vretena.

Prav tako se verjame, da lahko obstajajo drugi motorni proteini, ki so povezani s kinetohorjem, v katerem bi se uporabila energija, ki prihaja iz hidrolize ATP..

Ta energija bi služila za pogon migracije kromosoma vzdolž mikrotubula do konca, imenovanega "minus", kjer se nahaja centrosom.

V sozvočju lahko pride do depolimerizacije konca mikrotubule, ki se veže na kinetokore ali "več" konca, kar bi prispevalo tudi k gibanju kromosoma..

Funkcija

Akromatično ali mitotično vreteno je celična struktura, ki izpolnjuje funkcijo sidranja kromosomov skozi kinetohore, jih poravnava z celičnim ekvatorjem in končno usmerja migracijo kromatid proti nasprotnim polom celice pred njihovo delitvijo, kar omogoča distribucijo. enakomernega genskega materiala med dvema hčerinskim celicama.

Če se v tem procesu pojavijo napake, nastane pomanjkanje ali presežek kromosomov, kar se kaže v nenormalnih vzorcih razvoja (nastajajočih v času embriogeneze) in različnih patologijah (po rojstvu posameznika)..

Druge funkcije, ki jih je treba preveriti

Obstajajo dokazi, da so mikrotubule vretena vključene v določanje lokacije struktur, ki so odgovorne za delitev citoplazme..

Glavni dokaz je, da se delitev celic vedno dogaja v osi vretena, kjer se polarna vlakna prekrivajo.

Razvoj mehanizma

Evolutivno je bila izbrana kot zelo redundantni mehanizem, v katerem se vsak korak izvaja z mikrotubulskimi motornimi proteini..

Menijo, da je bila evolucijska pridobitev mikrotubulov posledica endosimbioze, pri kateri je evkariontska celica absorbirala prokariontsko celico, ki je predstavljala te strukture vretena. Vse to bi se lahko zgodilo pred pojavom mitoze.

Ta hipoteza kaže, da bi lahko mikrotubularne proteinske strukture prvotno izpolnile pogonsko funkcijo. Nato, ko postanejo del novega organizma, bodo mikrotubule tvorile citoskelet in kasneje mitotične stroje..

V evolucijski zgodovini so se pojavile razlike v osnovni shemi delitve evkariontske celice. Celična delitev predstavlja le nekatere faze celičnega cikla, kar je pomemben proces.

Reference

  1. Bolsover, S.R., Hyams, J.S., Shephard, E.A., White, H.A. in Wiedemann, C.G. (2003). Celična biologija, kratek tečaj. Druga izdaja. 535. Wiley-Liss. ISBN: 0471263931, 9780471263937, 9780471461593
  2. Friedmann, T., Dunlap, J.C. in Goodwin, S.F. (2016). Napredek v genetiki. Prva izdaja. Elsevier Academic Press. str. 258. ISBN: 0128048018, 978-0-12-804801-6
  3. Hartwell, L., Goldberg, M.L., Fischer, J. in Hood, L. (2017). Genetika: od genov do genoma. Šesta izdaja. McGraw-Hill. str. 848. ISBN: 1259700909, 9781259700903
  4. Mazia, D., & Dan, K. (1952). Izolacija in biokemijska karakterizacija mitotičnega aparata delilnih celic. Zbornik Nacionalne akademije znanosti, 38 (9), 826-838. doi: 10.1073 / pnas.38.9.826
  5. Yu, H. (2017). Komuniciranje genetike: vizualizacije in predstavitve. Palgrave Macmillan UK. Prva izdaja. pp ISBN: 978-1-137-58778-7, 978-1-137-58779-4