Mitotisk spindelstruktur, formasjon, funksjon og evolusjon



den mitotisk spindel eller akromatisk, også referert til som mitotisk maskineri, er en cellulær struktur som utgjøres av mikrotubuli av protein natur som dannes under celledeling (mitose og meiosis).

Betegnelsen achromatisk refererer til at den ikke flekker med fargene Orcein A eller B. Spindelen deltar i den rettferdige fordeling av det genetiske materialet mellom de to dattercellene, som skyldes celledeling.

Cell divisjon er prosessen hvor både gametene, som er meiotiske celler og de somatiske celler som er nødvendige for vekst og utvikling av en organisme fra zygoten, dannes..

Overgangen mellom to påfølgende divisjoner utgjør cellesyklusen, hvis varighet varierer mye i henhold til typen av celle og stimuliene som den er utsatt for..

Under mitose av en eukaryot celle (celle med ekte kjerne avgrenset organeller og membran), flere trinn oppstå: S-fasen, prophase, prometafase, metafase, anafase, telophase og grensesnitt.

I utgangspunktet kondenserer kromosomene, danner to identiske filamenter kalt kromatider. Hvert kromatid inneholder ett av de to tidligere genererte DNA-molekylene, koblet sammen av et område som kalles centromere, som spiller en grunnleggende rolle i migreringsprosessen mot polene før celledeling..

Den mitotiske delingen foregår i løpet av hele organismenes liv. Det er anslått at i løpet av menneskelivet oppstår ca. 10 i kroppen17 celle divisjoner. Den meiotiske delingen forekommer i cellene som produserer gameter eller kjønnceller.

index

  • 1 Struktur og opplæring
    • 1.1 Forholdet til cytoskelettet
    • 1.2 Cellsyklus og achromatisk spindel: S-fase, profase, prometafase, metafase, anafase, telofase og interfase.
    • 1.3 Mekanisme for kromosomal migrasjon
  • 2 funksjon
    • 2.1 Andre funksjoner som skal verifiseres
  • 3 Evolusjon av mekanismen
  • 4 referanser

Struktur og opplæring

Forholdet til cytoskelettet

Spindelen er ansett som et system langsgående mikrofibriller protein eller cellulære mikrotubuli. Det er dannet på tidspunktet for celledelingen, blant annet kromosom sentromerer og centrosomer i celle polene, og er knyttet til migrering av kromosomer for å generere dattercellene med lik mengde av genetisk informasjon.

Centrosomet er regionen der mikrotubuli stammer fra både den achromatiske spindelen og cytoskelettet. Disse spindel mikrotubuli består av tubulin dimerer som lånes fra cytoskelettet.

Ved begynnelsen av mitose, mikrotubuli cytoskjelettet nettverk av celledemontert og spindelen er dannet. Etter celledeling forekommer, er spindelen disarticulated og mikrotubuli-cytoskjelettet nettverk omorganiserer, tilbake til cellen til sin hviletilstand.

Det er viktig å skjelne at det er tre typer av mikrotubuli i den mitotiske apparatur, to typer av spindel mikrotubuli (kinetochore mikrotubuli og polar) og en type av mikrotubuli-aster (astrale mikrotubuli).

Den bilaterale symmetrien til den achromatiske spindelen skyldes interaksjoner som opprettholder sine to halvdeler sammen. Disse interaksjonene er: enten laterale, mellom de positive overliggende endene av de polare mikrotubuli; eller de er terminale interaksjoner mellom mikrotubuli av kinetoforene og kinetoforene til søsterkromatidene.

Celle syklus og achromatisk spindel: S fase, profase, prometafase, metafase, anafase, telofase og interfase.

DNA-replikasjon skjer i S-fasen av cellesyklusen, og deretter i løpet av profasen skjer migrasjonen av sentrosomer til motstående poler i cellen, og kromosomene kondenserer også.

prometafase

I prometafasen oppstår dannelsen av mitotiske maskiner, takket være mikrotubulernes samling og deres penetrasjon i det indre av kjernen. Søsterkromatidene som er forbundet med sentromerer, genereres og disse binder seg i sin tur til mikrotubuli.

meta

Under metafasen er kromosomene justert i ekvatorialcellularplanet. Spindelen er organisert i en sentral mitotisk spindel og et par asters.

Hver aster består av mikrotubuli arrangert i en stjerneform som strekker seg fra sentrosomene til den cellulære cortexen. Disse astrale mikrotubuli interagerer ikke med kromosomene.

Det sies da at asten utstråler seg fra sentrosomet til cellecortexen og deltar både i plasseringen av hele mitotiske apparatet og i bestemmelsen av celledivelsesplanet under cytokinesis.

anaphase

Deretter, i løpet av anafase, er mikrotubuli av den mitotiske spindel forankret ved hjelp av en positiv stopper for kromosomene gjennom sine kinetochores og et negativt slutt på en sentrosomen.

Separasjon av søsterkromatider forekommer i uavhengige kromosomer. Hvert kromosom festet til en kinetochore mikrotubule beveger seg til en cellepinne. Samtidig forekommer separasjonen av cellepolene.

Telofase og cytokinesis

Til slutt, under telofase og cytokinesis, dannes kjernemembrene rundt datterkjernen, og kromosomene mister deres kondenserte utseende.

Den mitotiske spindelen forsvinner når mikrotubuli depolymeriserer og celledeling skjer inn i grensesnittet.

Kromosomvandringsmekanisme

Mekanismen involvert i migrering av kromosomene mot polene og den etterfølgende separasjon av polene fra hverandre er ikke kjent nøyaktig, men; Det er kjent at interaksjoner mellom kinetochoren og mikrotubulen til spindelen festet til den er involvert i denne prosessen..

Mens hvert kromosom migrerer mot den tilsvarende polen, forekommer depolymerisasjonen av den bundne mikrotubulen, eller kinetoforisk mikrotubule. Det antas at denne depolymerisasjonen kan generere den passive bevegelse av kromosomet bundet til mikrotubulen til spindelen.

Det antas også at det kan være andre motoriske proteiner assosiert med kinetochoren, hvor energien som kommer fra hydrolysen av ATP ville bli brukt..

Denne energien ville tjene til å drive migrering av kromosomet langs mikrotubulen til sin ende kalt "minus" hvor sentrosomet er plassert.

Til sammen kan depolymeriseringen av enden av mikrotubulen som binder til kinetoforen, eller "mer" enden, forekomme, hvilket også vil bidra til bevegelsen av kromosomet..

funksjon

Den akromatisk eller mitotisk spindel er en cellulær struktur som tjener til å forankre kromosomene gjennom sine kinetochores, justere celle Ecuador, og til slutt lede migrering av kromatider til motsatte poler av cellen før dens inndeling, slik at fordelingen rettferdig genetisk materiale mellom de to dattercellene som resulterer.

Feil oppstår i denne prosess, blir den mangel eller overskudd av kromosomer generert, noe som resulterer i unormal utviklingsmessige mønstre (for å forekomme i løpet av embryogenesen), og forskjellige patologier (oppstå etter fødselen av enkelte).

Andre funksjoner som skal verifiseres

Det er bevis for at den akromatiske spindel mikrotubuli som er involvert i å bestemme lokaliseringen av strukturene ansvarlig for cytoplasmatisk divisjon.

Hovedbeviset er at celledeling alltid forekommer i spindelens midterlinje, hvor polarfibre overlapper.

Evolusjon av mekanismen

Evolutivt har den blitt valgt som en meget overflødig mekanisme, hvor hvert trinn utføres av mikrotubulære motorproteiner..

Det antas at evolusjonære anskaffelse av mikrotubuli var på grunn av en prosess med endosymbiosis, i hvilken en eukaryot celle medium absorberes en prokaryot celle som presenterer disse strukturene spindel apparater. Alt dette kunne ha skjedd før utseendet av mitose.

Denne hypotesen antyder at de mikrotubulære proteinstrukturer kunne ha opprinnelig oppfylt en fremdriftsfunksjon. Da, når de blir en del av en ny organisme, vil mikrotubuli utgjøre cytoskelettet og senere det mitotiske maskineriet.

I evolusjonær historie skjedde variasjoner i grunnskjemaet for eukaryotisk celledeling. Cell divisjon representerer bare noen faser av celle syklusen, som er en stor prosess.

referanser

  1. Bolsover, S.R., Hyams, J.S., Shephard, E.A., White, H.A. og Wiedemann, C.G. (2003). Cellbiologi, et kort kurs. Andre utgave. s. 535. Wiley-Liss. ISBN: 0471263931, 9780471263937, 9780471461593
  2. Friedmann, T., Dunlap, J.C. og Goodwin, S.F. (2016). Fremskritt i genetikk. Første utgave. Elsevier Academic Press. s. 258. ISBN: 0128048018, 978-0-12-804801-6
  3. Hartwell, L., Goldberg, M. L., Fischer, J. og Hood, L. (2017). Genetikk: Fra gener til genom. Sjette utgave. McGraw-Hill. pp 848. ISBN: 1259700909, 9781259700903
  4. Mazia, D., & Dan, K. (1952). Isolasjons- og biokjemisk karakterisering av den mytotiske apparatet for deling av celler. Foredrag av Nasjonalt vitenskapsakademi, 38 (9), 826-838. doi: 10,1073 / pnas.38.9.826
  5. Yu, H. (2017). Kommunikere Genetikk: Visualiseringer og representasjoner. Palgrave Macmillan UK. Første utgave. pp ISBN: 978-1-137-58778-7, 978-1-137-58779-4